一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法
【专利摘要】本发明提供了一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法。该方法通过以下五个步骤实现：（1）选取果蔬物料，确定果蔬物性参数；（2）制备果蔬待干燥品；（3）对果蔬待干燥品进行高压脉冲电场预处理；（4）对预处理后的果蔬待干燥品进行预先冷冻；（5）对经过预冻的待干燥品进行真空冷冻干燥。采用本发明可以提高干燥速率21%-30%，果蔬干燥制品湿基含水率≤3%、组织结构不塌缩、复水性好，能够达到保质干燥的效果。
【专利说明】一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农产品加工【技术领域】，具体涉及一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法。
【背景技术】
[0002]果蔬在农产品种类中占有较大比重，由于果蔬含水率高达70% -90%，在贮藏过程中容易发生腐烂变质，导致果蔬的损耗严重。据报道，我国新鲜果蔬腐烂损耗率，水果达到30%，蔬菜达40% -50%。因此，为了降低果蔬的损耗，延长保存期，常采用干燥脱水的方法对果蔬进行处理。对比热风干燥、红外干燥和微波干燥等方法，真空冷冻干燥加工技术是以低温冷冻的方式进行脱水，将新鲜果蔬加工成薄片干制品或果蔬粉，不仅最大限度地利用了原料，而且干燥脱水后的产品容易储藏，果蔬在冷冻和真空状态下干燥，其营养成分、色泽和风味得到了最大限度地保持。冷冻干燥后的果蔬残余含水量很低，在贮藏中不会引起水溶性成分的变化，拓宽了果蔬原料的应用范围。但是真空冷冻干燥技术始终存在着干燥时间长、加工能耗大的缺点。
[0003]高压脉冲电场预处理技术是以脉冲波的形式作用果蔬细胞，使果蔬的细胞组织结构、细胞内水分、酶、微生物等发生改变，达到干燥、钝酶、杀菌等目的，具有非热加工、处理均匀、加工时间短等优点。研究表明，对果蔬采用高压脉冲电场预处理，果蔬因受到高压脉冲电场力的作用，细胞膜通透性发生改变，细胞内水分子产生有序排列，提高了水分的运转速率。同时由于高压脉冲电场的非加热特性，处理过程中果蔬的温度不会升高，避免了热量对营养成分的损害。高压脉冲电场预处理技术因为具有改善生物细胞膜通透性、提高果蔬在干燥过程中传热传质效率等特点，与真空冷冻干燥技术相结合，能够在保持果蔬制品营养成分的前提下，缩短果蔬实际干燥时间，显著降低干燥能耗。
[0004]采用高压脉冲电场预处理技术提高果蔬真空冷冻干燥速率，在农产品的保鲜与加工方面有广阔的应用前景。因此，根据不同果蔬物性参数，寻找并确定高压脉冲电场预处理参数最优化组合，并据此设定并控制果蔬真空冷冻干燥能耗的过程参数，对果蔬干燥技术节能增效具有重要而现实的意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:如何根据果蔬物性参数寻找并确定高压脉冲电场预处理参数最优化组合，控制影响真空冷冻干燥能耗的过程参数，实现预处理技术与冷冻干燥技术的融合，降低干燥能耗，提高生产效率。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法，按照如下步骤进行:
步骤1:选取果蔬物料，确定果蔬物性参数。选择新鲜、无病虫害的果蔬物料，如苹果、梨、萝卜、马铃薯等。用清水洗净并去皮，抽样测定共晶点温度和初始含水率。
[0007]步骤2:制备果蔬待干燥品。将果蔬物料切成6mm-12_的薄片。[0008]步骤3:对果蔬待干燥品进行高压脉冲电场预处理。选择的预处理参数包括:脉冲强度、脉冲宽度、脉冲个数、脉冲间隔，采用这4个参数的优化组合进行预处理。
[0009]步骤4:对预处理后的果蔬待干燥品进行预先冷冻。预冻温度为低于其共晶点温度的 50C _10°C，预冻时间为 120min-180min。
[0010]步骤5:对经过预冻的待干燥品进行真空冷冻干燥。选择的过程参数包括:冷阱温度、加热板升华干燥阶段温度、加热板解析干燥阶段温度、干燥机真空度；当冷阱温度降为-40°C时，启动真空冷冻干燥机；加热板升温后开始升华干燥阶段，此阶段加热板温度设定为60°C -80°C，真空度为40Pa-50Pa ;达到上述设定温度后开始解析干燥阶段，此阶段加热板温度设定为80°C _95°C，真空度为30Pa-40Pa，干燥至果蔬物料的湿基含水率< 3%时，冻干过程结束。
[0011]作为一种优选方式:所述步骤I中果蔬物性参数包括:(1)物料共晶点、(2)初始含水率。其中，物料共晶点数值采用电阻式共晶点测试仪获得；初始含水率根据《GB-5009.3-2010食品中水分的测定方法》进行测定。
[0012]作为一种优选方式:所述步骤3中选取的高压脉冲电场预处理参数的取值范围为:脉冲强度1000V/cm-1500V/cm，脉冲宽度60 μ s-120 μ s，脉冲个数20个-50个，脉冲间隔 400ms_600ms。
[0013]作为一种优选方式:所述步骤5中升华干燥阶段加热板温度从40°C开始，每IOmin递增10°C，直至达到设定温度(60°C -80°c);解析干燥阶段加热板温度从60°C -80°C (即升华干燥阶段的设定温度)开始，每IOmin增温10°C至设定温度(80°C _95°C)。
[0014]本发明的有益效果是:采用上述高压脉冲电场预处理果蔬待干燥制品，有效改善了细胞膜的通透性，内部的水分子容易游离出来，在预处理之后进行真空冷冻干燥，真空冷冻干燥机单位面积生产率提高了 23%-34%，单位能耗降低了 15%-22%，干燥时间缩短了20%-33%，干燥速率提高了 21%-30% ;采用上述高压脉冲电场参数预处理果蔬待干燥制品，提高了干燥过程中果蔬细胞的断裂塌陷温度(崩塌温度)约20°C，与常规冷冻干燥技术相t匕，减少了崩塌现象的发生，保持了果蔬制品的原有形状；预处理之后的果蔬干燥制品复水性好、口感酥脆，能够达到保质干燥的效果。本发明与常规真空冷冻干燥技术相比，干燥至果蔬含水率不再变化时，预处理制品的湿基含水率为0.1%_3%，常规制品的湿基含水率为5%-6%，经过预处理之后的果蔬制品干燥更为彻底。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下是本发明的几个具体实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。
[0017]实施例1:
采用高压脉冲电场预处理技术提高苹果真空冷冻干燥速率
步骤1:选择新鲜、无病虫害的苹果，用清水洗净并去皮，抽样测定共晶点温度为-18 °C，初始含水率86%。
[0018]步骤2:制备平果待干媒品，将平果切成8mm的薄片。[0019]步骤3:对苹果待干燥品进行高压脉冲电场预处理，选择的预处理参数组合为:脉冲强度1000V/cm、脉冲宽度120 μ S、脉冲个数30个、脉冲间隔400ms。
[0020]步骤4:对预处理后的苹果待干燥品进行预先冷冻，预冻温度为-25°C，预冻时间为 180min。
[0021]步骤5:对经过预冻的待干燥品进行真空冷冻干燥，选择的过程参数组合为:冷阱温度降为_40°C时启动干燥机；加热板从40°C开始升华干燥阶段，将加热板每IOmin递增10°C，直至达到设定温度70°C，真空度设定为40Pa ;之后开始解析干燥阶段:此阶段加热板温度设定为85°C，从70°C (即升华干燥阶段的设定温度)开始，IOmin之后增至设定温度，真空度设定为30Pa ;干燥至苹果薄片的湿基含水率至2%时，冻干过程结束。
[0022]在上述参数组合下，苹果干燥制品的单位面积生产率为28.06g.r1.m_2，单位能耗为309.04kJ.g4，干燥时间为6.16h，干燥速率为13.96g.tr1。与未处理组相比，单位面积生产率提高了 24.49%，单位能耗降低了 22.82%，干燥时间缩短了 21.53%，干燥速率提高了 28.55%。对干燥过程监测数据表明:未经处理的苹果薄片崩塌温度为55°C，经过高压脉冲电场预处理的苹果薄片崩塌温度为75°C。通过表观检测发现:未处理的干燥制品表面组织塌缩严重，而经高压脉冲电场预处理的干燥制品表面组织未发生塌缩。
[0023]表1实施例1试验结果
【权利要求】
1.一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法，其特征在于:按照如下步骤进行: 步骤1:选取果蔬物料，确定果蔬物性参数:用清水洗净并去皮，抽样测定； 步骤2:制备果蔬待干燥品:将果蔬物料切成的薄片； 步骤3:对果蔬待干燥品进行高压脉冲电场预处理:选择的预处理参数包括:脉冲强度、脉冲宽度、脉冲个数、脉冲间隔，采用这4个参数的优化组合进行预处理； 步骤4:对预处理后的果蔬待干燥品进行预先冷冻，预冻温度为低于其共晶点温度的50C -10°C，预冻时间为 120min-180min ； 步骤5:对经过预冻的待干燥品进行真空冷冻干燥，选择的过程参数包括:冷阱温度、加热板升华干燥阶段温度、加热板解析干燥阶段温度、干燥机真空度；当冷阱温度降为-40°C时，启动真空冷冻干燥机；加热板升温后开始升华干燥阶段，升华干燥阶段中加热板温度设定为60°C -80°C，真空度为40Pa-50Pa ;达到上述设定温度后开始解析干燥阶段，此阶段加热板温度设定为80°C _95°C，真空度为30Pa-40Pa，干燥至果蔬物料的湿基含水率≤ 3%时,冻干过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法，其特征在于:所述步骤I中果蔬物性参数包括:物料共晶点温度、初始含水率，其中，物料共晶点数值采用电阻式共晶点测试仪获得；初始含水率根据《GB-5009.3-2010食品中水分的测定方法》进行测定。
3.根据权利要求1所述的一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法，其特征在于:所述步骤3中选取的高压脉冲电场预处理参数的取值范围为:脉冲强度1000V/Cm-1500V/Cm，脉冲宽度60 μ s-120 μ s，脉冲个数20个-50个，脉冲间隔400ms-600ms。
4.根据权利要求1所述的一种提高果蔬真空冷冻干燥速率的方法，其特征在于:所述步骤5中升华干燥阶段加热板温度从40°C开始，每IOmin递增10°C，直至达到设定温度600C -SO0C ;解析干燥阶段加热板温度从60°C -80°C开始，即升华干燥阶段的设定温度，每IOmin增温10°C至设定温度80°C -95°C。
【文档编号】A23B7/024GK103988891SQ201410190277
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】吴亚丽, 王晓君, 王莉英, 韩志军, 连小洁 申请人:太原理工大学