CN102405958A - 一种常压与负压相结合的微波喷动床均匀化干燥莴苣的方法 - Google Patents

Abstract

一种常压与负压相结合的微波喷动床均匀化干燥莴苣的方法，属于果蔬食品加工技术领域。其主要过程为：将新鲜莴苣去叶、去皮、清洗、切丁（切片）、EDTA-Na溶液护色、烫漂、乙酸镁乙酸锌溶液护色、微波喷动干燥、包装、贮藏。本发明采用了微波干燥技术，缩短了干燥时间，降低了干燥能耗，减少了莴苣中叶绿素在加工过程中的流失，而且用常压与负压喷动床干燥技术联合进行莴苣干燥，物料有循环运动，克服了微波干燥不均匀的缺点。采用微波喷动干燥方式干燥的产品复水性好，复水率高，复水后较脆口感好，具有莴苣特有的香气，叶绿素含量较高，色泽较好、较均匀。

Description

一种常压与负压相结合的微波喷动床均匀化干燥莴苣的方法

技术领域

一种常压与负压相结合的微波喷动床高效均匀化干燥莴苣的方法，本发明属于果蔬食品加工技术领域，涉及果蔬脱水加工。

背景技术

莴苣可分为叶用莴苣和茎用莴苣，茎用莴苣，又名莴笋，为菊科莴苣属一、二年生草本植物，根茎发达，在我国的种植面积较大，南北方都有种植，为我国传统栽培蔬菜。

莴苣的营养价值很高且美味可口．含矿物质、钙、磷、铁较丰富，亦含V_A、V_Bl、V_B2、V_C、尼克酸、蛋白质、脂肪、糖类、灰分及钾、镁等微量元素和食物纤维等，深受消费者喜爱，但是莴苣属于季节性蔬菜，其供应受季节性影响比较大，而且不易贮运，不能满足全年供应，制成脱水蔬菜可以解决这一难题，有效解决了莴苣生产旺季的贮藏和销售问题。

脱水蔬菜是经过脱水加工使其保持特有风味、色素和营养素的精制干菜，脱水蔬菜具有新鲜蔬菜的色、香、味、质、便于贮运、储藏时间长等优点，近10多年来国内外市场上脱水蔬菜的需求量逐年增加，而我国的脱水蔬菜加工业近几年也得到了迅猛的发展，但是从整体水平上看，我国脱水蔬菜的整体实力还比较薄弱．脱水蔬菜生产中存在的主要问题是加工工艺落后、生产设备简陋、产品质量较低，在国际市场上处于中、下等商品，严重地影响到经济效益。高能耗和严重影响产品品质是农产品和食品干燥中的两个最主要的问题。因此改善脱水蔬菜的加工工艺，完善加工设备，拓宽传统脱水蔬菜的发展，提高性价比，是我国发展脱水蔬菜生产极为迫切的需求。

农产品的干燥从简单的使用太阳能干燥发展到目前各种各样的干燥方法及设备大致经历了四个阶段。目前，最易工业化实现的方式是热风干燥，但能耗大，产品质量差；最热门的方式是微波加热干燥，能耗小，加热快，温度低，但加热不均匀；冷冻干燥方法产品质量最好，营养损失最小，但设备投资太大，能耗也较大。各种干燥方法均有其优势，也有缺点，而联合干燥能扬长避短、优势互补，更是干燥技术的发展趋势。近年来，国内外也有大量关于联合干燥方面的研究报道，比如热风与微波联合干燥、真空冷冻干燥、真空微波干燥、喷动床干燥联合干燥研究等。

喷动床干燥技术（Spouted bed drying，SBD）的研究起步较早，是二十世纪五十年代中期由加拿大国家自然研究院的Mathur和Gisher为干燥小麦等一些颗粒状谷物设计的。喷动床具有良好的传热和传质效果，具有如下特点：物料有循环运动，温度均匀性好；物料在喷动区内与气流接触良好，具有较高传热与传质效率；物料在喷动区内与热空气接触仅几秒钟，有利于热敏性物料干燥。采用微波干燥技术与喷动床干燥技术联合进行莴苣干燥，缩短了干燥时间，降低了干燥能耗，减少了莴苣中叶绿素在加工过程中的流失，而且克服了微波干燥不均匀的缺点。而负压微波喷动床干燥技术更是结合了真空干燥技术在里面，在一定的真空度下降低了水分蒸汽压，使水分在较低温度下被干燥，物料在负压下能实现喷动、旋转、流动，达到物料高效、均匀干燥的目的，同时缩短时间，降低干燥温度，更适于热敏性物质的干燥。

Leyla Nesrin Kahyaoglu（2010）等运用喷动床和微波喷动干燥半糊化小麦和麦片时表明，微波喷动干燥产品会产生多孔结构、密度较小且加工过程中大大缩短了干燥时间，保留了较好的色泽，减少了营养物质的损失．在较低的热风温度及微波参数下（50℃，288W）加工的麦片比普通的喷动床干燥具有较大的质量和节能优势，但是干燥的是半糊化小麦和麦片，粘稠性较高，并不适用于大部分果蔬产品的加工．而喷动床在国内研究起步较晚，主要用于颗粒状原料的干燥。

Hao Feng（1999）等运用微波喷动联合干燥技术干燥蓝莓，研究表明该方法明显降低了干燥时间，同时产品具有更高的复水率、复水速度、较低的密度以及较优的色泽，但是整粒蓝莓颗粒干燥，在干燥前组织未破坏，适应此种干燥方法的果蔬很少，应用面较窄。

Hao Feng（1998）等还用微波喷动干燥方法干燥苹果丁将其水分含量由24%干燥至5%，实验表明微波喷动床和微波固定床相比大大提高了加热的均匀性。产品和热风干燥及喷动床干燥相比，具有较优的色泽和较高的复水性．和无微波的喷动床相比，干燥时间减少了80%。但是仅仅是将水分含量从24%干燥至5%，并不是从初始水分含量进行干燥。

张慜等（专利申请号：201010572755.0）公开了一种重组混合紫薯微波喷动干燥制品的均匀护色方法，以紫薯为主要原料生产紫薯休闲食品采用微波喷动床干燥的方法，得到具有松脆性和膨化的休闲食品，所得产品在色泽保护、营养成分的保持和感官品质等方面比传统的加工方式更具有优势。但是在成型时需要在超低温冰箱中长时间冷冻，耗时又耗能。

张慜等（专利申请号：200810244418.1）公开了一种提高颗粒状果蔬微波干燥均匀性的喷动辅助方法，根据物料的不同干燥阶段调整进风压力和进风角度，物料所接收的微波能比传统的固定或流化方式更为均匀；由于微波是内部加热，被干燥果蔬水分得以有效迅速蒸发，达到均匀干燥的目的。但采用的果蔬形状为颗粒状，应用范围受限制。

张慜等（专利申请号：200910213559.1）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，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。颜伟强等（2010）运用微波喷动技术研究土豆的喷动特性，实验表明转换点、微波功率和土豆丁的形状对产品的膨化率和脆度有很大影响。但是以上两个报道均是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。

曹崇文（1991）等人曾经研究过小麦喷动干燥的流体力学问题和工艺参数单因素变化的范围，探索喷动床大规模用于粮食干燥的可能性。陈丹玲（2007）等对喷动床进行了改进，考察了油菜籽的干燥动力学。但是这些研究都是基于含水量较小的颗粒状谷物原料的，工艺参数不适于果蔬。

张慜、王玉川（专利申请号：201010572843.0）公开了一种负压微波均匀化喷动干燥装置及应用，侧重于喷动干燥装置的设计，对其应用的参数描述较少。

黄少波等（专利申请号：201010572783.2）公开了一种延长脱水莴苣片贮藏期的复合护色方法，将莴苣进行预处理、护色液浸泡，采用乳糖、蔗糖、食盐混合液进行护色，然后采用热风干燥，干燥过程中叶绿素流失较严重。

以上均是采用喷动干燥方式进行干燥，或微波喷动床干燥，或以莴苣为原料进行干燥，虽然研究并不少，但未见有以微波喷动干燥方式，特别是采用常压与负压结合进行莴苣微波喷动干燥的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种常压与负压相结合的莴苣微波喷动床高效均匀化干燥方法，涉及果蔬脱水加工，可用于各类高含水量的，可切丁、切片的果蔬加工。

技术解决方案：莴苣常压与负压相结合的微波喷动床高效均匀化干燥方法，是微波干燥技术与常压喷动床及负压喷动床干燥技术联合进行莴苣丁的干燥，过程为：将新鲜莴苣预处理、EDTA-Na溶液护色、烫漂、乙酸镁乙酸锌溶液护色、微波喷动干燥（常压与负压微波喷动干燥串联联合干燥）、包装、贮藏。步骤为：

（1）新鲜莴苣预处理：新鲜莴苣去叶、去皮、清洗、切成8mm×8mm的丁（或切成3-5mm的片）；

（2）EDTA-Na溶液护色处理：对预处理后莴苣采用质量浓度1%EDTA-Na溶液进行浸泡30min，进行护色处理；

（3）烫漂：步骤（2）处理后莴苣95℃水中烫漂3min进行物料中酶类的灭活，，取出沥干；

（4）乙酸镁-乙酸锌溶液护色：烫漂后莴苣采用1%的乙酸镁与1%的乙酸锌护色剂溶液浸泡30-60min，溶液pH调至7.5左右；

（5）微波喷动干燥：分为四阶段对物料进行干燥，第一阶段采用常压微波喷动床进行喷动，热风温度80℃，微波功率200W，热风速度8m/s，干燥时间5min（或热风干燥80℃干燥30min）；第二阶段采用常压微波喷动床干燥，热风温度70℃，微波功率400W，热风速度8m/s，干燥时间7min；第三阶段采用负压微波喷动床干燥，微波功率300W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间10min；第四阶段采用负压微波喷动床干燥，微波功率200W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间15-20min，控制干燥至物料湿基含水量2%；

（6）包装、贮藏：待干燥后产品冷却至室温，采用聚乙烯袋进行密封包装，常温下避光贮藏。

莴苣是高含水类物料，含水量高达97%。所含水分以游离水、胶体结合水、化学结合水三种不同状态存在，大部分的游离水和胶体结合水在干燥过程中被除去，化学结合水存在于物料分子中，一般不能用干燥的方法除去。脱水蔬菜的干燥过程包括：(1)能量从周围环境传递到物料表面使表面水分蒸发；(2)内部水分转递到物料表面，随之由于过程(1)而蒸发。干燥速率由(1)、(2)两个过程中较慢的一个速率控制。在由外部条件控制的干燥过程中，干燥由外部参数控制，强化物料的外部传热传质可提高干燥速率。而在内部条件控制的干燥过程中，物料表面没有充足的自由水分，热量传至湿物料后，物料就开始升温并在其内部形成温度梯度，热量由物料外部传入内部，而湿分从物料内部向表面迁移，物料内部的湿分迁移成为干燥过程的控制因素。

微波能与热风喷动联合干燥在不同阶段干燥的原理为：(1) 在脱水过程初始阶段应用微波能，物料内部快速加热至蒸发温度，蒸汽被迫向外表面移动，从而为热风从表面除去水分创造了条件。干燥速率的提高归功于物料多孔通道的形成，促进了水蒸汽的传递。(2) 在降速干燥阶段应用微波能。在这种情况下物料表层是干的，水分集中在内部。此时应用微波干燥，内部产生热蒸汽压迫使水分移向表面，迅速将其除去。(3) 在低水分含量时应用微波能，也就是常规干燥系统效率最低时使用，以完成干燥。考虑到物料在用空气干燥时会因收缩而引起干燥速率的降低，用微波加热则可迫使水蒸汽外移而阻止组织结构的收缩。

本发明的有益效果：

与目前工业生产中采用的热风干燥这种普通的干燥方式相比，由于叶绿素对光、热、氧均较敏感，因此需要尽量降低干燥温度，缩短干燥时间，以减少叶绿素在干燥过程中的损失。本发明采用微波喷动干燥，在脱水过程的初始阶段、在降速干燥阶段、在低水分含量时均运用微波能，可以使物料内部与表面同时加热，提高干燥效率，而且在喷动床中物料与气流接触良好，具有较高传热与传质效率，干燥均匀，叶绿素的保存率有所提高。

与真空微波干燥技术相比，微波与喷动床干燥技术结合干燥的产品均匀性更好。

与真空冷冻干燥技术相比，本发明干燥产品质量虽然比真空冷冻稍差，但能耗却远远低于真空冷冻干燥。

综上，与背景技术相比，本发明将干燥技术分为四个阶段，第一阶段采用高风速、高温度，使干燥速率达到最高，而采用低微波功率可以将微波“棱角效应”产生的边角易过度加热以致焦黄的现象降低（或采用80℃烘箱干燥30min，除去原料表面水分，以防止片状物料粘连不易干燥的现象发生）；第二阶段采用高微波功率可以使物料内部产生更多的孔道，使产品的复水率更高；第三、四阶段采用负压微波喷动床干燥，使产品处在较低的蒸汽压下进行干燥，降低了物料温度，改善了因后期水分含量低而难于干燥的情况，缩短了干燥时间，使叶绿素这种热敏性物质在干燥过程中损失达到最小。本方法生产的脱水莴苣叶绿素含量较高，颜色翠绿，复水率高、复水速度快、复水后口感较好，干燥时间短，干燥温度低，生产成本低，最大程度地保持了产品原有的色泽、风味及营养价值，且本方法干燥产品时循环运动，受热均匀，产品色泽较均匀。

具体实施方式

实施例1：微波喷动干燥莴苣丁的生产

（1）新鲜莴苣进行去叶、去皮、清洗、切丁（8mm×8mm）。

（2）取处理好的莴苣丁200g，采用1%EDTA-Na溶液进行浸泡30min。

（3）95℃水中烫漂3min，冷却。

（4）浸入1%的乙酸镁、1%的乙酸锌溶液中浸泡30-60min进行护色，取出后沥干表面水分。

（5）干燥，工艺参数为第一阶段采用常压微波喷动床干燥，热风温度80℃，微波功率200W，热风速度8m/s，干燥时间5min；第二阶段采用常压微波喷动床干燥，热风温度70℃，微波功率400W，热风速度8m/s，干燥时间7min；第三阶段采用负压微波喷动床干燥，微波功率300W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间10min；第四阶段采用负压微波喷动床干燥，微波功率200W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间15-20min，最终干燥至湿基含水率2%左右。

（6）采用聚乙烯袋密封包装，常温避光保藏。

实施例2：微波喷动干燥莴苣片的生产

（1）新鲜莴苣，进行去叶、去皮、清洗、切片（3-5mm），

（2）取处理好的莴苣片200g，采用1%EDTA-Na溶液进行浸泡30min。

（3）95℃水中烫漂3min，冷却。

（4）浸入乙酸镁、乙酸锌溶液中浸泡30-60min进行护色，取出后沥干表面水分。

（5）进行热风干燥和微波喷动干燥串联联合干燥。工艺参数为：第一阶段采用热风干燥（80℃）干燥30min至水分含量65%左右，除去表面大量的自由水，防止喷动干燥时莴苣片粘连；第二阶段采用常压微波喷动干燥进行干燥，热风温度70℃，微波功率400W，热风速度8m/s，干燥时间7min；第三阶段，采用负压微波喷动床干燥，微波功率300W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间10min；第四阶段采用负压微波喷动床干燥，微波功率200W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间15-20min，最终干燥至湿基含水率2%左右。

（6）采用聚乙烯袋密封包装，常温避光保藏。

Claims (1)

1.一种莴苣均匀化干燥的方法，其特征在于采用微波干燥技术与常压喷动床及负压喷动床干燥技术联合进行莴苣的干燥，过程为：将新鲜莴苣预处理、EDTA-Na溶液护色、烫漂、乙酸镁乙酸锌溶液护色、微波喷动干燥、包装、贮藏；步骤为：

（1）新鲜莴苣预处理：将新鲜莴苣去叶、去皮、清洗、切成8mm×8mm的立方体，或切成3-5mm的片；

（2）EDTA-Na溶液护色处理：对预处理后莴苣用质量浓度1% EDTA-Na溶液浸泡30min，进行护色处理；

（3）烫漂：步骤（2）处理后莴苣95℃水中烫漂3min进行物料中酶类的灭活，取出沥干；

（4）乙酸镁-乙酸锌溶液护色：烫漂后莴苣采用1%的乙酸镁与1%的乙酸锌护色剂溶液浸泡30-60min，溶液pH调至7.5；

（5）微波喷动干燥：分为四阶段对物料进行干燥，第一阶段采用常压微波喷动床进行干燥，热风温度80℃，微波功率200W，热风速度8m/s，干燥时间5min，或采用热风干燥80℃热风干燥30min；第二阶段采用常压微波喷动床干燥，热风温度70℃，微波功率400W，热风速度8m/s，干燥时间7min；第三阶段采用负压微波喷动床干燥，微波功率300W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间10min；第四阶段采用负压微波喷动床干燥，微波功率200W，真空度0.040-0.060MPa，干燥时间15-20min，控制干燥至物料湿基含水量2%；

（6）包装、贮藏：待干燥后产品冷却至室温，采用聚乙烯袋进行密封包装，常温下避光贮藏。