一种三阶段常压微波喷动干燥快速制备果蔬脆粒的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三阶段常压微波喷动干燥快速制备果蔬脆粒的方法，涉及果蔬脱水加工，属于果蔬食品加工技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来果蔬脆粒因其口感松脆、低脂肪、高纤维、富含维生素和多种矿物质，携带方便，保质期长等特点，成为非常流行的休闲果蔬食品，深受广大消费者喜爱。目前市场上仍以油炸型膨化果蔬脆粒为主，由于在常压条件下进行油炸，导致油温较高，致使产品的营养成分损失严重，色、香、味较差，而且生产用油进行高温加工重复使用，容易引起油的氧化和酸败，经常食用会对人的健康造成不利影响。
[0003]非油炸膨化方法的研究，是目前休闲食品加工研究的热点之一。在所有的技术研究当中，微波干燥的应用无疑是非常高效、普遍，且具有发展潜力的一项技术。其特点是穿透能力强，能深入物料内部，从内到外实现对物料的整体加热，尤其对含水量偏小的物料，能大幅度缩短干燥时间，提高干燥脱水的效率，降低干燥成本，提高果蔬脆粒的膨化率。
[0004]微波是频率在300MHZ到300GHZ的电磁波。其加热物料的基本原理在于由于微波属于电磁波范畴，极性分子在微波场内随着微波频率的改变而不停地摆动、摩擦，微波电场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，水分迅速由内而外扩散。由于物料内部极性分子分布不均以及微波场在干燥过程中的分布问题，使得普通微波干燥有不均匀现象产生。为了克服微波干燥的不均匀性，本发明采用脉冲喷动结合微波进行干燥处理，通过间歇性地向干燥腔中进气而形成压力差，从而产生喷动的气流，使得物料在干燥腔内不断改变位置而减轻了加热不均的现象，避免了烧焦点的出现，提高了产品的品质。三阶段干燥生产工艺简单，操作方便，能满足工业化生产；同时，三阶段干燥能够有效地改善物料装载量和能耗利用率，为微波干燥技术及装置在农产品及食品领域方面规模化、连续化及自动化应用奠定了基础。
[0005]陈燕等(2004)针对荔枝热风干燥中存在的问题，应用自制的微波干燥试验测试系统，采用间歇干燥工艺，试验研究了荔枝微波干燥特性及干燥条件对干后品质、能耗的影响。结果表明，荔枝微波干燥主要出于恒速阶段，干燥速度取决于不同的间歇比；温度变化可分为上升和趋于稳定两个阶段；微波间歇时间对干后品质有显著影响，干燥能耗受间歇比的影响，但主要影响因素是加热时间。该研究采用间歇式微波干燥控制加热速率，使热点集中的热量得以向周围扩散，然而此方法对提高微波加热的均匀性是非常有限的。本发明则采用了微波喷动的方式，喷动气流不仅能带给产品较好的干燥均匀性，还能降低干燥后期产品的表面温度。
[0006]马先英等(2007)采用了不同参数组合对胡萝卜片进行热风与微波组合的干燥试验，研究了胡萝卜的干燥特性，并用多因素正交试验方法，分析了各因素对试验指标的影响。结果表明用热风与微波组合干燥胡萝卜的最佳工艺参数为热风温度65°C，微波功率为170W，转换点物料含水率为60% ;用热风与微波组合干燥的干燥速率较常规的热风干燥速率提高1.4倍以上，干制品的质量明显提高。该研究采用热风-微波联合干燥对胡萝卜进行干燥，转换点不易控制。此外，由于样品处于静止状态，没有喷动起来，微波加热的不均匀性会影响干后产品的品质。而本发明在加工工艺以及改善微波加热的均匀性问题上更具新颖性。
[0007]宋贤聚等(2009)采用真空微波-真空油炸-真空微波三阶段联合脱水工艺生产低含油率马铃薯脆片，并对三阶段联合脱水工艺进行优化，得出三阶段联合脱水工艺的最佳转换点。三阶段联合脱水过程的优化工艺条件为:前期微波强度1.4W/g在真空度0.06MPa下真空微波预干燥8min，然后，在100°C和0.09MPa条件下真空油炸15min，最后在微波强度
2.4ff/g和真空度0.095MPa条件下干燥4min。三阶段联合脱水工艺的转换点对应马铃薯的水分质量分数分别为68% (湿基)和10% (湿基)左右。而本发明是在非油炸的情况下，制得的产品色泽、体积以及松脆性也能达到上述要求，一些感官指标可能还优于上述工艺制得的产品；与此同时，本发明整个干燥过程在同一个设备中完成，工艺流程简便，经济效益高，更具有新颖性。
[0008]章虹、冯宇飞等(2012)通过单因素实验和正交实验确定莴苣微波喷动干燥的最佳工艺参数，并将产品和热风、喷动、真空冷冻、真空微波干燥的产品进行比较，旨在发现微波喷动干燥的优势所在。产品的质量主要通过复水率、叶绿素质量分数、色泽、能耗、感官评定等方面来衡量。实验结果表明莴苣最佳微波喷动干燥参数为干燥前期(lOmin)，微波功率为300W，热风温度为68~78°C，喷动风速为8m/s ;干燥后期(45min)微波功率为200W，热风温度为68~78°C，喷动风速为6m/s。然而本发明在其原有的基础上对干燥设备以及工艺进行了改进，多腔分段干燥不仅能够有效地改善物料装载量，而且更利于一体化生产，节能环保。
[0009]王建中等(2012)以茭白为原料，复水率为评价指标，采用响应面法优化干燥工艺参数，探讨茭白颗粒热风-微波联合喷动干燥的效果。不同喷动干燥方式研究表明:热风-微波联合喷动干燥条件对茭白复水率影响显著(P〈0.05)。响应面优化最佳参数表明，进风温度52°C，颗粒大小8mm，微波功率2.7W/g。在此最佳条件下，茭白复水率达到3.05，试验结果与模型预测值吻合度达99%。方差分析表明，颗粒大小、微波功率对茭白复水性影响极显著(P〈0.01)，温度(A)与颗粒大小(B)交互项对复水率影响显著(p〈0.05)。在干燥中期以及后期，由于物料含水率以及本身介电特性的变化，导致其对微波能的吸收能力降低。而本发明通过分段干燥来控制脉冲频率以及微波功率的变化，其更加节约干燥时间及能耗，具有高效节能的优点。
[0010]经检索与本发明密切相关的专利，具体分析如下:
杨方银、姜晓文等人公开“一种热风干燥脱水调理莴苣片的加工方法(专利号:200910101525.3)”，该发明采用箱式热风干燥机对莴苣片进行分段干燥处理。在第三阶段中，利用低温强风除去部分毛细结合水和结合水，防止产品吸潮，并适当降低莴苣品温，避免产品变色焦化。与本发明相比，此专利中干燥时间为7~10个小时，期间一直需要人工翻炒，故极其耗费人力物力。而本发明采用常压微波喷动干燥，在各阶段中只需改变微波的功率以及脉冲喷动频率即可，不仅省时省力，而且产品亦可以保持高品质。
[0011]张慜、孙金才等人公开了 “一种提高微波喷动干燥中颗粒状果蔬均匀膨化效果的分段方法(专利号:200910213559.1 )”，该专利通过热风与微波喷动干燥分段方法使得颗粒状果蔬在微波场受热均匀，水分蒸发迅速，干燥之后果蔬呈多孔性结构，有效地提高了产品的膨化度，在颗粒状果蔬被迅速干燥的同时也提高了产品的膨化效果并保证产品均匀膨化，营养成分保存好，色泽、感官等品质好的特点。但是该专利将热风干燥与微波喷动干燥联合干燥，转换点不易控制，会导致膨化效果不易一致。而本发明的工艺流程更加简化，不需要前期的预处理如热风干燥；脉冲喷动的气流为常温气体，更加节约能耗。
[0012]张慜、王玉川公开了“一种负压微波均匀化喷动干燥装置及应用(专利号:201010572843.0)”，该专利研究了由于物料在负压下能够实现喷动，采用该装置可实现物料在真空微波干燥条件下喷动、旋转、流动，达到物料高效、均匀干燥的目的，同时缩短了干燥时间40%以上，降低了生产的成本，此专利主要侧重于喷动干燥装置的设计，对其应用的参数描述较少。与本发明相比，其在真空条件下对物料进行喷动干燥，对设备的要求更高，而且此专利的装载量不能够满足工业化生产的要求。本发明采用三阶段多腔常压微波喷动干燥，有效地改善物料装载量和能耗利用率。
[0013]孙金才、张慜等