专利名称：超声联合热风干燥胡萝卜的方法和超声联合热风干燥装置的制作方法
技术领域：
本发明属于农产品加工技术领域，具体涉及一种超声联合热风干燥胡萝卜的方法和超声联合热风干燥装置。
背景技术：
胡萝卜含有丰富的维生素、糖、淀粉、钾、钙、磷、铁等营养成分及无机盐类和5种人体必需的氨基酸，因此具有很高的营养价值和多种保健功效。胡萝卜的加工方法中，干燥加工是最常见的一种方法。干燥加工是利用产品低水分活度，抑制微生物的生长繁殖和酶的活性，同时可以赋予产品良好的风味，达到长期贮藏、易于运输、便于消费的目的。热风干燥作为一种主要的干燥技术，被广泛应用于食品，尤其在脱水食品生产中占据90%以上。与其它干燥技术(真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥)相比，热风干燥具有设备简单、投资低、干燥工艺参数易控、自动化程度较高等优点。但不容忽视的是，热风干燥也存在一些亟待解决的问题，包括:传热传质效率低，干燥时间长，能耗偏高，产品质量低。为了提高热风干燥的效率，通常需要在较高的干燥温度下进行，对食品中的许多热敏性成分和生理活性成分非常不利，易导致产品质量下降，如:营养物质和芳香物质损失、功效成分的失活、表面硬化开裂、过度收缩、低复水性和明显的颜色改变等；另外则显著增加了能耗。同时，较长的热风干燥过程极易引起微生物的滋生与繁殖，特别是食品的腐败变质。由于上述原因，使用热风干燥技术来干燥胡萝卜也存在下列问题:1)干燥时间过长引起胡萝卜不同程度的褪色；2)能耗高；3)营养和风味物质大量损失导致胡萝卜口感粗糙，质量变差。超声是指频率为2X IO4Hz IO9Hz的声波。与其他频率的声波相比，超声具有传播方向性强，介质质点振动加速度大，在介质中能产生空化效应等突出特点。由于超声独特的作用效应，它常被作为一种非常有效的强化传热和传质的手段。在现有技术中，专利CN101586905A公开了一种超声波热风联合干燥装置，包括热风发生器、超声波发生器、超声波探头、物料升降台和超声波探头支架，该装置将超声波与热风干燥有机结合，有效提高物料的干燥品质，缩短干燥时间，提高能源利用率，但是该装置采用若干个超声波探头呈矩阵排列，超声波探头辐照面积小，声阻抗值大，容易出现声阻抗失配问题，导致大量能量只能以发热的形式散失；且热风发生器位于物料升降台的一侧，热风发生器风口的中心高度与金属网面高度保持一致，热风从一侧吹向物料，不能充分利用热风的热能，工作效率低，能耗大。
发明内容
本发明的目的是提供一种超声联合热风干燥胡萝卜的方法，提高干燥过程中的传热和传质效率，缩短干燥时间，降低能耗，提高产品质量。本发明的另一个目的是提供一种实施该方法的超声联合热风干燥装置。为了实现以上目的，本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法所采用的技术方案是:一种超声联合热风干燥胡萝卜的方法，包括下列步骤:
I)胡萝卜原料的前处理:将新鲜胡萝卜清洗、切片；2)超声联合热风干燥:将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为30 70°C，干燥风速为0.3 3m/s，超声功率为100 200W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为5 15cm，干燥时间为3 6h，即得。所述胡萝卜片的厚度为2.5 3.5mm。所述加热和鼓风装置产生的热风、超声辐照装置产生的超声波均是自下而上通过筛网和放在筛网上的胡萝卜。本发明的超声联合热风干燥装置所采用的技术方案是:一种超声联合热风干燥装置，包括载物台、热风发生器和超声波换能器，所述载物台为水平设置于一干燥室内部的筛网；所述超声波换能器上设有超声波变幅杆，该超声波变幅杆的输出端由干燥室的下方伸入到干燥室内与设置在载物台下方并与载物台平行的超声波辐照盘连接；所述载物台与超声波辐照盘之间具有热风气流室，所述热风发生器的热风出口管路与热风气流室连通；所述干燥室设有出风口。所述热风发生器的热风出口管路上设有风量调节阀。所述热风气流室内设有温度、风速测定仪。所述超声波换能器位于一换能室内，所述换能室内设有散热风扇。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法，将超声直接有效耦合于热风干燥过程中，利用超声的高频率强波动效应和热学效应，既利用超声空化效应改变物料表面和内部结构，增大细胞壁间隙，改变物料本身的性状，又能对热风干燥过程传热传质进行强化。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法，将超声技术直接有效耦合在热风干燥过程中，能够显著提高干燥过程中的传热和传质效率，缩短干燥时间，节约能耗，提高产品质量，采用本发明的方法干燥的胡萝卜外观色泽好、收缩率小、复水性能好。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法，操作时使用超声联合热风干燥装置。超声联合热风干燥装置工作时外界空气经风机进入热风发生器后，热风发生器产生的热风进入干燥室，热风自下而上通过筛网做成的载物台和载物台上放置的胡萝卜片。超声波辐照盘位于载物台正下方，由超声波辐照盘发出的超声波也自下而上通过筛网做成的载物台和载物台上放置的胡萝卜片，实现超声联合热风干燥胡萝卜的目的。本发明的超声联合热风干燥装置，通过风量调节阀来调节干燥风速，通过超声波发生器来调节超声的功率和频率，通过超声波变幅杆来调节超声波振动幅度，温度、风速测定仪可测定并显示热风的温度和风速。本发明的超声联合热风干燥装置，将传统的圆柱形或圆锥形的超声波辐照装置改为超声波辐照盘，增大超声波的辐照面积，减小声阻抗值，提高干燥效率；热风发生器和超声波辐照盘都设于干燥室的下方，热风发生器产生的热风和超声波辐照盘发出的超声波自上而下经过物料，充分利用热风和超声波的能量，使超声波与热风干燥技术有效的耦合在一起，强化干燥过程中的传热和传质，提高工作效率，节约能耗。
图1为本发明的超声联合热风干燥装置的一种实施方式的结构示意图中标号说明:1-风机，2-电加热器，3-风量调节阀，4-超声波变幅杆，5-超声波换能器，6-换能室，7-散热风扇，8-连接电缆，9-超声波发生器，10-超声波辐照盘，11-温度、风速测定仪，12-筛网，13-干燥室，14-出风口。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。本发明的超声联合热风干燥装置的一种实施方式，如图1所示，包括载物台、热风发生器和超声波换能器5，载物台为水平设置于干燥室13内部的筛网12 ;超声波发生器9通过连接电缆8连接超声波换能器5，该超声波换能器5上设有超声波变幅杆4，该超声波变幅杆4的输出端由干燥室13下放伸入到干燥室13内与设置在筛网12下方并与筛网12平行设置的超声波辐照盘10连接；热风发生器包括风机I和位于热机出口管路上的电加热器2，所述载物台与超声波辐照盘10之间具有热风气流室，所述热风发生器的热风出口管路与热风气流室连通；所述干燥室13外壳的上部设有出风口 14。风机I的热风出口管路上设有风量调节阀3 ;热风气流室内设有温度、风速测定仪11 ;超声波换能器5位于换能室6内，所述换能室6内设有散热风扇7。本实施方式的超声联合热风干燥装置，使用时，外界空气从风机I进入热风发生器，经电加热器2加热后，经热风出口管路进入干燥室13，热风自下而上通过筛网12和放置在筛网12上的物料，由超声波辐照盘10发出的超声波也自下而上通过筛网12和放置在筛网12上的物料，达到超声联合热风干燥物料的目的，经过物料的热风由干燥室13外壳上部的风出口 14排出。风量调节阀3可调节干燥风速，温度、风速测定仪11可测定干燥室内即将干燥物料的热风的温度和风速，方便控制；将超声波换能器5置于换能室6内并在换能室6内设置散热风扇，防止超声波换能器5过热,保证超声波换能器5的使用安全。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法的实施例1 5，实施时均使用上述实施方式的超声联合热风干燥装置。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法的实施例1，包括下列步骤:I)胡萝卜原料的前处理:选择形状饱满、无病虫害的新鲜胡萝卜，清洗去掉根部的泥土和杂质，切片，胡萝卜片的厚度为2.5mm ；2)超声联合热风干燥:将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为30°C，干燥风速为3m/s，超声功率为200W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为5cm，干燥时间为3.5h，即得。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法的实施例2，包括下列步骤:I)胡萝卜原料的前处理:选择形状饱满、无病虫害的新鲜胡萝卜，清洗去掉根部的泥土和杂质，切片，胡萝卜片的厚度为3.0mm；2)超声联合热风干燥:将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为70°C，干燥风速为0.3m/s，超声功率为200W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为25cm，干燥时间为4.5h，即得。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法的实施例3，包括下列步骤:I)胡萝卜原料的前处理:选择形状饱满、无病虫害的新鲜胡萝卜，清洗去掉根部的泥土和杂质，切片，胡萝卜片的厚度为3.5mm ；
2)超声联合热风干燥:将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为55°C，干燥风速为1.5m/s，超声功率为100W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为10cm，干燥时间为5.0h,即得。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法的实施例4，包括下列步骤:I)胡萝卜原料的前处理:选择形状饱满、无病虫害的新鲜胡萝卜，清洗去掉根部的泥土和杂质，切片，胡萝卜片的厚度为3.2mm ；2)超声联合热风干燥:将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为45°C，干燥风速为l.0m/s，超声功率为50W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为20cm，干燥时间为6.0h,即得。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法的实施例5，包括下列步骤:I)胡萝卜原料的前处理:选择形状饱满、无病虫害的新鲜胡萝卜，清洗去掉根部的泥土和杂质，切片，胡萝卜片的厚度为2.3mm ；2)超声联合热风干燥:将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为60°C，干燥风速为1.5m/s，超声功率为180W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为8cm，干燥时间为3.0h,即得。实验例采用与本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法的实施例1 5相同的干燥温度和干燥风速，进行单一热风干燥试验I 5，并对实施例1 5的超声联合热风干燥胡萝卜的方法与单一热风干燥I 5干燥胡萝卜的效果进行比较，结果如表I所示。其中胡萝卜复水率的计算方法为:准确称取质量约3.0g (ml)干燥后的胡萝卜样品放入IOOmL烧开的蒸馏水中，浸泡5min后滤去蒸馏水，再用纸巾吸去样品表面水分，测其质量(m2),复水率计算公式为:复水率=(m2ml) X 100%/ml。表I实施例1 5与单一热风干燥技术干燥胡萝卜的效果比较
权利要求
1.超声联合热风干燥胡萝卜的方法，其特征在于:包括下列步骤: 1)胡萝卜原料的前处理:将新鲜胡萝卜清洗、切片； 2)超声联合热风干燥:将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为30 70°C，干燥风速为0.3 3m/s，超声功率为100 200W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为5 15cm，干燥时间为3 6h，即得。
2.根据权利要求1所述的超声联合热风干燥胡萝卜的方法，其特征在于:所述胡萝卜片的厚度为2.5 3.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的超声联合热风干燥胡萝卜的方法，其特征在于:所述加热和鼓风装置产生的热风、超声辐照装置产生的超声波均是自下而上通过筛网和放在筛网上的胡萝卜。
4.超声联合热风干燥装置，包括载物台、热风发生器和超声波换能器，其特征在于:所述载物台为水平设置于一干燥室内部的筛网；所述超声波换能器上设有超声波变幅杆，该超声波变幅杆的输出端由干燥室的下方伸入到干燥室内与设置在载物台下方并与载物台平行的超声波辐照盘连接；所述载物台与超声波辐照盘之间具有热风气流室，所述热风发生器的热风出口管路与热风气流室连通；所述干燥室设有出风口。
5.根据权利要求4所述的超声联合热风干燥装置，其特征在于:所述热风发生器的热风出口管路上设有风量调节阀。
6.根据权利要求4所述的超声联合热风干燥装置，其特征在于:所述热风气流室内设有温度、风速测定仪。
7.根据权利要求4或5或6所述的超声联合热风干燥装置，其特征在于:所述超声波换能器位于一换能室内，所述换能室内设有散热风扇。
全文摘要
本发明公开了一种超声联合热风干燥胡萝卜的方法和超声联合热风干燥装置，该方法包括下列步骤1)胡萝卜原料的前处理将新鲜胡萝卜清洗、切片；2)超声联合热风干燥将胡萝卜片放在筛网上，依次开启加热和鼓风装置、超声辐照装置，对胡萝卜片进行超声联合热风干燥，干燥温度为30～70℃，干燥风速为0.3～3m/s，超声功率为100～200W，超声频率为20kHz，超声辐照装置距筛网距离为5～15cm,干燥时间为3～6h。本发明的超声联合热风干燥胡萝卜的方法，将超声技术直接有效耦合在热风干燥过程中，提高干燥过程中的传热和传质效率，缩短干燥时间，节约能耗，提高产品质量。
文档编号A23B7/02GK103109919SQ20131003932
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者罗登林, 徐宝成, 刘建学, 贺家亮, 李佩艳, 韩四海, 关随霞, 李松彪, 郭金英, 吴影, 李爱江, 李鑫玲 申请人:河南科技大学