CN103461462A - 一种射频预处理与微波脉冲喷动联合均匀干燥制备调理牛蒡粒的方法 - Google Patents
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Abstract
一种射频预处理与微波脉冲喷动联合均匀干燥制备调理牛蒡粒的方法，属于果蔬食品加工技术领域。本发明工艺为：包括将新鲜牛蒡预处理（清洗，去皮，切片），护色，射频预干燥，微波脉冲喷动干燥和包装工序。护色处理后产品色泽显著提高；采用射频预干燥处理仅需20分钟，而采用热风干燥除去表面水分则需要60分钟，前者干燥时间短、效率高；采用分段式微波喷动干燥所需时间仅总共为60分钟，相比较全部热风干燥需要400分钟；本发明不仅干燥时间大为缩短，干燥均匀，而且微波喷动干燥样品香气也更加浓郁，本发明具有操作简便、营养安全和节约干燥时间及能耗效果显著的特点。
Description
技术领域
一种射频预处理与微波脉冲喷动联合均匀干燥制备调理牛蒡粒的方法，属于果蔬食品加工技术领域。
背景技术
牛蒡又名大力子、东洋参，肉质根富含蛋白质、氨基酸、多种维生素、矿物质元素以及菊科植物中特有的菊糖，胡萝卜素含量在蔬菜中居第二位，蛋白质和钙的含量在根菜类蔬菜中是最高的一种。牛蒡根肉质为灰白色，暴露在空气中会产生褐变。在贮藏过程中易纤维化而使口感变差甚至无法食用。为保持牛蒡的营养成分并防止鲜贮过程中的纤维化，对收获后的牛蒡进行切片干燥是行之有效的方法。
射频是一种高频交流电磁波，其频率范围为3 kHz-300 MHz。射频能穿透到物料内部，引起物料内部带电离子的振荡迁移，将电能转化为热能，从而达到加热的目的。20世纪80年代末，射频技术成功应用于饼干类焙烤制品的焙后干燥处理，既大大降低了能耗，又提高了产品的品质，这是迄今为止射频技术在食品加工领域最成功的商业应用。20世纪90年代以来，随着人们食品安全意识的逐步提高，射频技术在农产品和食品杀菌领域的应用成为国际上的研究热点。目前，国际上工业、科研以及医药行业(ISM)常用的3个射频频率分别为13.56、27.12和40.68 MHz。
微波是频率在300MHz到300GHz的电磁波，微波干燥的特点是在物料内部产生热源，使得干燥时间大大缩短。但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，能够带着物料使其运动到微波场中的任意一点，因而实现了微波的均匀加热，避免了烧焦点的出现，提高了产品品质的均匀性并且有一定程度的膨化，该处理方式可大大缩短干燥时间，提高生产效率。脉冲微波短时干燥处理装置具有结构简单，造价低，占地面积小，使用方便灵活，效果好等特点。
王慧慧，李成华等（2008）为提高牛蒡真空干燥的干燥效率和干燥品质，通过单因素试验和二次回归组合正交设计实验，探讨了干燥温度，真空度，牛蒡切片厚度三因素对干燥速率和缩水率两个指标的影响，通过优化计算，得出牛蒡真空干燥最优参数：厚度5.9mm，真空度0.075MPa，温度75℃，此参数下牛蒡干燥缩水率为42.73%。从文中采用高真空干燥的方法得出其干燥时间为6小时，与本发明中仅有100分钟的干燥时间相比其较长，干燥速率快是微波的显著性特征，故本发明采用了微波喷动的干燥方式。
罗树灿，黄苇等（2006）研究了微波膨化番木瓜混合脆片的工艺，以番木瓜为主要原料，马铃薯淀粉、糯米淀粉和玉米淀粉为配料，对番木瓜混合脆片的加工工艺进行研究。结果表明，添加15%马铃薯淀粉和15%糯米淀粉，预干后水份含量在10%，采用微波功率为800W，微波膨化时间为25s，膨化后脆片的感官品质最佳。但是微波膨化条件不易控制，不能保证每批物料感官质量一致。本发明则采用了微波喷动的方式，不仅能够解决微波干燥不均匀的特性，而且干燥效率更高，设备操作简便，能够在一定技术条件下保证产品的质量一致，并取得理想的干燥效果。
韩清华，李树军等（2006）对微波真空干燥膨化苹果脆片进行了研究，对微波功率、压力、物料厚度、预处理后苹果片初始含水率与其干燥特性、膨化率的关系进行了试验，得出了较佳的工艺参数，在微波功率为12.0W/g、压力为15kPa、苹果片厚度为8mm、预处理后苹果片初始含水率为37.5%的条件下，可干燥膨化高品质的苹果脆片，干燥时间为4min时膨化率最大达到321%。微波条件不易控制，干燥后产品品质不均匀一直是微波干燥的缺陷，采用了微波和喷动结合的干燥方式即可解决以上问题，此干燥方式亦十分适合大规模工业化生产。
阳辛凤（2008）研究了微波膨化加工芒果脆片，通过对预干燥后的芒果条、芒果片进行微波膨化，研究水分含量、物料形状、糊精、CaCl2对微波膨化的影响，并对产品膨化率、酥脆度、色泽、外形平整性进行评价。结果表明：片状物料比条状物料更适于微波膨化，芒果片微波膨化最适条件为，通过预干燥使膨化前芒果片水分质量分数降低至12%，再微波膨化22s，得到产品其膨化率、酥脆度、色泽、外型都良好；糊精浓度在7%以下时，对脆片的酥脆性、色泽有一定的改善作用。但是微波膨化条件不好控制，很容易加热温度过高而破坏水果中的营养成分，这点可以用脉冲喷动结合微波干燥的方式得以解决，并且用热风干燥进行预处理也对产品的色泽有一定的影响，这是高真空干燥可避免的问题。
刘嫣红、杨宝玲、毛志怀（2010）研究了射频技术在农产品和食品加工中的应用，论述了射频技术的工作原理、特点，及其在农产品和食品加工领域的应用研究现状和存在的主要问题，并提出了该技术在我国的应用前景。射频技术所特有的选择性加热、含水率自平衡效应以及能量穿透深度大等优点，使其在农产品干燥、灭虫，以及粉末、多孔物料的杀菌和热处理领域具有巨大的发展潜力。与传统加热方式相比快速、均匀加热，物料温度低，含水率自平衡效应；与微波加热相比射频干燥能量穿透深度大，设备投资小；射频加热系统对物料的几何形状具有严格的要求，物料必须具有规则、简单的几何形状，这就使得射频加热系统不能像微波炉那样走进千家万户。但由于工业产品多为规则的几何形状，农产品加工中也多采用规则形状的容器，因此几何形状的限制并不影响射频技术的工业应用。
经检索与本发明密切相关的专利，具体分析如下：
1、中国发明专利“一种蔬菜脆片食品的配方及制作方法”（杜卫华、叶远平、孙金才、张慜、陈移平、陈宝辨、杨建葵，授权号ZL200510040549.4）。该发明以常规蔬菜为主要原料，添加增香和配色物质，用煮制调味的方式使风味融合，真空微波新工艺进行干燥，形成营养成分保存率高、质构酥脆、色泽鲜亮、香味融合的风味脆片产品。且不存在油炸食品的缺点，具有生产周期短，成本低，市场接受率高的特点。然而真空微波干燥条件不易控制，产品受热的均匀性有待改善，这些问题可以通过脉冲喷动结合微波干燥得以解决，并且在高真空干燥中也可以达到上述效果。
2、中国发明专利“一种无膨化低糖度水果冻干脆片的快速制作方法”（张慜、黄略略、孙东伟、孙东风、张卫民、丁占生，授权号：ZL201010522767.2）该水果片的升华冷冻过程仍采用真空冷冻干燥，解析干燥阶段采用微波真空干燥，后采用热风干燥使其含水率降至5%以下，微波真空干燥和热风干燥作为冷冻干燥的后处理使能耗大大降低，同时所得产品品质和外观与冷冻干燥并无太大差别。但是该专利中果蔬脆片无膨化，无法作为休闲产品食用，这也是本专利所改进之处。
3、中国发明专利“一种负压微波均匀化喷动干燥装置及应用”，专利权人：江南大学（张慜、王玉川，授权号：ZL 201010572843.0），该专利研究了由于物料在负压下能够实现喷冻，采用该装置可实现物料在真空微波干燥条件下喷冻、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，降低了大规模生产的成本，本发明亦是借鉴了此干燥方法取得良好的干燥效果。
4、中国发明专利“牛蒡干加工方法”，专利权人：侯立军（侯立军，公开号：CN 102726508 A）该发明涉及牛蒡干加工方法，该方法操作步骤包括原料的精选、切片、烘烤和包装过程。该牛蒡干加工方法在传统基础上进行了创新，运用先进的烘烤方法将牛蒡精制为天然保健食品，不仅延长了牛蒡的食用期，方便人们食用，而且加工方法简单易行，推广了牛蒡的食用范围，拓宽了市场前景。此专利中烘烤时间为2-4小时，期间一直需要人工翻炒，故极其耗费人力物力，而采用微波喷动干燥不仅省时省力，而且产品亦可以保持高品质。
5、中国发明专利“一种冻干牛蒡的生产工艺”，专利权人：连云港口福食品有限公司（翁军，李爱军，姚金学，公开号：CN 101889603 A），该发明选取新鲜牛蒡为原料，清洗、切块、灭菌、冷却后进行预冷12-24小时，将冻结后的牛蒡投入真空干燥机中进行干燥，升华干燥阶段的真空度为80-120Pa，解析干燥阶段的真空度为1-10Pa，干燥结束后冷却，抽真空冲氮包装，即得冻干牛蒡。工艺简单合理，可充分的保留牛蒡的食品组织结构，营养成分和风味物质基本不变，冻干产品具有复水性好，质量轻，可常温贮藏的优点。其干燥时间远远长于微波喷动干燥，故本发明更加节约干燥时间及能耗，具有高效节能的优点。
6、中国发明专利“一种适宜大批量调理食用菌脱水的中短波红外与射频联合干燥的方法”，专利权人：江南大学（张慜、王洪彩、陈卫平、王兆进，申请号：201210537827.7），该发明采用前期中短波红外干燥，后期射频干燥的联合干燥脱水的新方法，射频的穿透性极强，可解决中短波红外干燥后期水分难脱除的问题，且射频干燥时的物料可放置多层，在最大程度保留产品的营养与形状的同时，可以显著缩短干燥时间，降低干燥能耗，节约成本。本发明则先采用射频干燥进行预处理，待物料表面水分出去后进行微波喷动干燥，总体干燥时间短，取得良好的干燥效果。
7、中国发明专利“一种提高颗粒状果蔬微波干燥均匀性的喷动辅助方法”，专利权人：江南大学（张慜、孙金才、钟齐丰、颜伟强、范柳萍，陈移平，授权号：ZL 200810244418.1），该发明将预处理后的果蔬放入微波喷动干燥床内，设定好微波功率及进风风量及进风角度，使被干燥的物料在喷动床内以不同形式喷动，同时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。该发明通过喷动辅助方法使物料在微波场受热均匀，水分蒸发迅速，干燥时间大为缩短，使得干燥后的果蔬能最大程度保留其原有色泽、外形及营养物质，干燥之后果蔬呈多孔性结构，复水性好，获得高品质脱水果蔬产品，本发明则先采用射频干燥进行预处理，待物料表面水分出去后进行微波喷动干燥，总体干燥时间短，得到良好的干燥产品。
8、中国发明专利“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”专利权人：江南大学（张慜、孙金才、颜伟强、卢利群、楼芳琼，授权号：ZL 200910213559.1），该发明主要过程为：将果蔬原料进行选取、清洗、切丁、漂烫灭酶、护色处理，将预处理之后的果蔬丁放入微波喷动干燥床内，设定好微波功率以及进风加热温度，之后进行分段式热风干燥与微波干燥联合干燥，在不同的干燥阶段控制不同喷动进风量，在微波快速干燥的过程中提高了产品的均匀膨化效果。该发明的优点是：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。本发明则先采用射频干燥进行预处理，与该发明的热风与微波喷动干燥分段方法不同。
9、中国发明专利“一种重组混合紫薯微波喷动干燥制品的均匀护色方法”专利权人：江南大学（张慜、刘鹏、T.法灵顿，授权号：ZL 201010572755.0），该发明以紫薯为主要原料生产紫薯休闲食品时，保护紫薯特有的紫色色泽，过程为：将紫薯和它种薯类进行清洗、去皮、修正、切片、喷淋护色液、汽蒸熟化、打浆、按紫薯：它种薯类质量比8:2~4:6比例混合浆体、成型、造粒、二次护色、热风预干燥、微波喷动干燥、包装；终产品水分含量不高于6%。所得产品兼有二者风味和营养价值，产品具有紫薯特有的色泽。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；而且由于气流场的存在，还可以有效果缩短干燥时间，增加物料微波干燥的均匀性。所的产品在色泽保护，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优势，本发明采用微波喷动干燥，将原先的持续喷动改为脉冲式喷动，物料干燥更为均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种射频预处理与微波脉冲喷动联合均匀干燥制备调理牛蒡粒的方法，在提高干燥牛蒡粒品质的同时减少干燥时间，节约能耗。
本发明的技术方案：一种射频预处理与微波脉冲喷动联合均匀干燥制备调理牛蒡粒的方法，包括将新鲜牛蒡进行预处理（清洗、去皮、切片），护色，射频干燥，微波脉冲喷动干燥和包装工序；
（1）预处理：将新鲜牛蒡进行清洗、去皮、切片：切成4-5mm厚度的牛蒡片；
（2）护色：在质量浓度为0.1%-1.0%抗坏血酸和0.1%-1.0%氯化钠组合水溶液中浸泡10-60分钟，再结合70℃-95℃温度下0.1%-1.0%D-异抗坏血酸钠溶液漂烫处理1-10分钟；其护色前色差值（采用明度指数L值为衡量指标，L值越大越偏向白色）为56.33，护色后色差值为78.69，色泽显著提高；
（3）射频预干燥：极板间距20.5cm，热风温度50℃，射频功率为1.5-2w/g，射频干燥20分钟；
（4）微波脉冲喷动干燥：0-10分钟微波功率采用1.0-1.5w/g、热风温度为70-75℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后25分钟微波功率采用1.5-2.0w/g、热风温度为65-70℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后5分钟微波功率采用1.0-1.5w/g、热风温度为70-75℃、喷动频率为间隔8秒喷动2秒；
（5）包装：进行真空铝箔袋包装。
护色工序中优选抗坏血酸浓度为0.5%，氯化钠浓度为0.5%，浸泡时间为30分钟；漂烫温度为95℃，D-异抗坏血酸钠浓度为0.5%，漂烫时间为3-5分钟；
进一步的，微波脉冲喷动干燥工序中0-10分钟微波功率采用1.0w/g、热风温度为70℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后25分钟微波功率采用1.5w/g、热风温度为65℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后5分钟微波功率采用1.2w/g、热风温度为70℃、喷动频率为间隔8秒喷动2秒。
本发明的有益效果：
（1）护色前色差值（采用明度指数L值为衡量指标，L值越大越偏向白色）为56.33，护色后色差值为78.69，色泽显著提高；（2）采用分段式微波喷动干燥所需时间仅总共为60分钟，相比较热风干燥需要400分钟，前者干燥时间大为缩短，微波喷动干燥样品香气也更加浓郁；（3）相对热风干燥产品的坚硬，微波喷动干燥产品则脆性更佳，颗粒表面也有一定的硬度，食用过程中不易回软导致口感下降，延长了食用时间，有利于销售和储藏。
具体实施方式
实施例1：射频预处理与微波脉冲喷动联合干燥均匀制备小批量调理牛蒡粒的方法
选取1kg新鲜牛蒡进行清洗、去皮、切成5mm薄片，在质量浓度为0.5%抗坏血酸和0.5%氯化钠组合水溶液中浸泡30分钟；再结合95℃温度下0.5%D-异抗坏血酸钠溶液漂烫处理3分钟；在极板间距20.5cm，热风温度50℃，射频功率为1500w条件下干燥20分钟；后进行微波脉冲喷动，干燥条件为：0-10分钟微波功率采用1000w、热风温度为70℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后25分钟微波功率采用1500w、热风温度为65℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后5分钟微波功率采用1200w、热风温度为70℃、喷动频率为间隔8秒喷动2秒。干燥后的样品色泽鲜亮，明度指数L值高于热风干燥产品，且香味浓郁，质构松脆理想。
实施例2：射频预处理与微波脉冲喷动联合干燥均匀制备中等批量调理牛蒡粒的方法
选取10kg新鲜牛蒡进行清洗、去皮、切成5mm薄片，在质量浓度为0.5%抗坏血酸和0.5%氯化钠组合水溶液中浸泡30分钟；再结合95℃温度下0.5%D-异抗坏血酸钠溶液漂烫处理3分钟；在极板间距20.5cm，热风温度50℃，射频功率为15kw条件下干燥20分钟；后进行微波喷动，干燥条件为：0-10分钟微波功率采用10kw、热风温度为70℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后25分钟微波功率采用15kw、热风温度为65℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后5分钟微波功率采用12kw、热风温度为70℃、喷动频率为间隔8秒喷动2秒。干燥后的样品色泽鲜亮，明度指数L值高于热风干燥产品，且香味浓郁，质构松脆理想。
实施例3：射频预处理与微波脉冲喷动联合干燥均匀制备大批量调理牛蒡粒的方法
选取50kg新鲜牛蒡进行清洗、去皮、切成5mm薄片，在质量浓度为0.5%抗坏血酸和0.5%氯化钠组合水溶液中浸泡30分钟；再结合95℃温度下0.5%D-异抗坏血酸钠溶液漂烫处理3分钟；在极板间距20.5cm，热风温度50℃，射频功率为75kw条件下干燥20分钟，后进行微波喷动，干燥条件为：0-10分钟微波功率采用50kw、热风温度为70℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后25分钟微波功率采用75kw、热风温度为65℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后5分钟微波功率采用60kw、热风温度为70℃、喷动频率为间隔8秒喷动2秒。干燥后的样品色泽鲜亮，明度指数L值高于热风干燥产品，且香味浓郁，质构松脆理想。
Claims (3)
1.一种射频预处理与微波脉冲喷动联合均匀干燥制备调理牛蒡粒的方法，其特征在于：包括将新鲜牛蒡进行清洗、去皮、切片预处理，护色，射频预干燥，微波脉冲喷动干燥和包装工序；
（1）预处理：将新鲜牛蒡进行清洗、去皮、切片：切成4-5mm厚度的牛蒡片；
（2）护色：在质量浓度为0.1%-1.0%抗坏血酸和0.1%-1.0%氯化钠组合水溶液中浸泡10-60分钟，再结合70℃-95℃温度下0.1%-1.0%D-异抗坏血酸钠溶液漂烫处理1-10分钟；
（3）射频预干燥：极板间距20.5cm，热风温度50℃，射频功率为1.5-2w/g，射频干燥20分钟；
（4）微波脉冲喷动干燥：0-10分钟微波功率采用1.0-1.5w/g、热风温度为70-75℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后25分钟微波功率采用1.5-2.0w/g、热风温度为65-70℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后5分钟微波功率采用1.0-1.5w/g、热风温度为70-75℃、喷动频率为间隔8秒喷动2秒；
（5）包装：进行真空铝箔袋包装。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，护色工序中抗坏血酸浓度为0.5%，氯化钠浓度为0.5%，浸泡时间为30分钟；漂烫温度为95℃，D-异抗坏血酸钠浓度为0.5%，漂烫时间为3-5分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，微波脉冲喷动干燥工序中0-10分钟微波功率采用1.0w/g、热风温度为70℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后25分钟微波功率采用1.5w/g、热风温度为65℃、喷动频率为间隔6秒喷动2秒；其后5分钟微波功率采用1.2w/g、热风温度为70℃、喷动频率为间隔8秒喷动2秒。
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