CN109259138A - 一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺 - Google Patents

一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺，包括清洗、去除果皮和果核后将果肉切成苹果片；将苹果片置于护色液中浸泡3~5h；浸泡完毕后进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥；干燥至含水量低于5%得到苹果干成品；最后将苹果干进行无菌包装。本发明采用了微波热风联合干燥的方法，热风干燥相对于微波干燥更加容易操作，微波膨化的工艺更加优化，因而制备得到的苹果干保存了苹果原有的风味，便于保存。

Description

一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺
技术领域
本发明涉及水果加工技术领域，具体涉及到一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺。
背景技术
苹果干，即苹果脆片，是在真空状态或负压状态下，通过油炸或其他的方 法，将苹果内的水分蒸发掉，外形及颜色不发生变化，从而得到含水在5%左右的制品。它不含色素，无防腐剂，富含纤维，是纯天然的休闲食品。
微波干燥不同于传统干燥方式，其热传导方向与水分扩散方向相同。与传统干燥方式相比，具有干燥速率大、节能、生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点。
微波干燥是一种内部加热的方法。湿物料处于振荡周期极短的微波高频电场内，其内部的水分子会发生极化并沿着微波电场的方向整齐排列，而后迅速随高频交变电场方向的交互变化而转动，并产生剧烈的碰撞和摩擦（每秒钟可达上亿次），结果一部分微波能转化为分子运动能，并以热量的形式表现出来，使水的温度升高而离开物料，从而使物料得到干燥。也就是说，微波进入物料并被吸收后，其能量在物料电介质内部转换成热能。因此，微波干燥是利用电磁波作为加热源、被干燥物料本身为发热体的一种干燥方式。
因此，微波干燥常用于水果的干燥生产工艺中。现有技术中有诸多文献公开果蔬脆片的生产方法，以及微波干燥对果蔬脆片干燥的影响。
例如：（1）贾红蕾等研究得知：分别采用热风干燥、冷冻干燥、微波干燥与热风干燥联合法对蒜进行干燥，结果发现微波干燥与40℃热风干燥联合法的干燥时间快速缩短，而干燥后蒜的硫代亚磺酸酯保留率比较接近冷冻干燥，可达到90%，与冷冻干燥蒜的色差差异极小，甚至比冷冻干燥蒜的白度略好，但唯一不足的是蒜质构紧密不如冷冻干燥疏松，其原因主要在于蒜瓣在微波干燥中不是真空干燥，水蒸气排除速度较慢，使得膨化效率降低。针对这种问题，本发明采用真空微波干燥的方式，能够强化干燥膨化效果、
同时，蒜瓣的厚度较大，使得微波干燥的时间较长，对真空度的要求更高，否则容易造成蒜瓣的外形萎缩严重。同时微波干燥的时间延长，由于微波的能量较大， 稍微操作不适当容易引起蒜瓣的表面糊化，出现明显的焦糊味。
（2）朱德泉,王继先,钱良存,等.猕猴桃切片微波真空干燥工艺参数的优化[J].农业工程学报,2009,25(3):248-252；文献中得出了以下结论：微波真空干燥全过程分为加速、恒速、以及降速干燥3个阶段，加速阶段失水率增长最快，降速阶段失水效率降低。同时研究还公开了物料厚度对干燥效率影响较大，物料过厚，微波能够达到中心的距离变大，微波能量在物料内部渗透过程中不断衰减，中心部分获得的微波能减少，同时物料内部的水分向外迁移需要一个过程，延长了干燥时间。
由于猕猴桃的含水量较大，这种方法处理猕猴桃的干燥时间也较长，也不容易控制微波干燥的时间。若采用高功率的微波进行干燥，每批次干燥完毕后部分产品容易出现焦化。同时，猕猴桃本身的含糖量也非常高，成熟的猕猴桃较软，在干燥过程中容易出现粘结，后续加工不容易分开。而且猕猴桃片在干燥过程中有较多糖分溢出，使得相邻的猕猴桃更容易出现粘结的情况。
（3）专利CN2017103989739中公开了一种微波烘干苹果制备苹果干的方法，其先将苹果清洗后备用，然后离心进行微波干燥得到苹果片，其主要是通过间断使用微波干燥的方法来加工苹果干。这样可能降低苹果干焦化的风险，使得产品合格率更高，但是无疑延长了时间，采用高频率的微波加热仍然容易造成苹果表面失水更快，温度上升更快，容易糊化。
综上所述，从现有技术可以看出，虽然微波干燥是果蔬干燥的常规选择，但是对于不同水果来说，为了具有良好的外观、酥脆度，防止焦糊的情况下，需要根据果蔬的特点来配置合适的生产工艺。
微波干燥具有固有的特征，例如原料在进行微波干燥时，微波需要穿过原料进入到中心才能够对物料的中心进行加热干燥，微波能量会根据原料的厚度、吸收度等发生衰减，同时原料内部的水分从内部散发到外部具有一个迁移过程。这种现象导致微波干燥时原料表面的失水速率更快。失水率越快的位置水分散失更快，更容易被干燥，也更容易出现糊化或者出现表面干燥完毕、中心含水量较高的情况出现。因此，发生这一现象的主要原因在于原料内外失水率差距较大，并且原料越厚，这种现象越明显。
此外，苹果干在存储过程中也会不断吸收水分子进入到内部，出现回软现象，这一现象是空气中的水分子不断渗透到苹果干内部，使得苹果干的脆度降低的现象。因此，如何延长苹果干的保存时间，减缓水分进入到苹果干内部是需要解决的技术问题。因此，从实质上看，无论是干燥时失水率不相同导致的焦化现象还是回软现象，均是苹果干内部水分进入到外部或者外部水分进入到苹果片内部的过程，如果能够控制水分通过苹果片或者苹果干时的速度则能够有效解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺，能够让苹果干的生产工艺更加容易操作，能够控制水分进出苹果干/苹果片的速率，进而解决苹果片在高功率微波干燥时内部和外部失水率的差距，解决出现焦化现象的问题以及延长回软时间的问题。
为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺，包括以下步骤：
（1）选择新鲜成熟饱满的苹果作为原料清洗干净，去除果皮和果核后将果肉切成苹果片；
（2）将苹果片置于护色液中浸泡3~5h；
（3）将苹果片置于缓释液中浸泡10min~30min，浸泡完毕后在2℃~8℃下冷藏1h~2h，然后进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥；干燥至含水量低于5%得到苹果干成品；
所述缓释液的溶剂为热水，按照质量分数计包括琼脂粉2%~5%、羟丙基二淀粉磷酸酯5%~10%、木糖醇5%~10%；
所述阶段式的微波干燥过程包括：
使用800W~900W的微波功率干燥1min~2min；使用600W~700W的微波功率干燥2min~3min；使用200W~400W的微波功率干燥3min~5min；
所述阶段式的热风干燥过程包括：
在70℃~80℃的热风温度下干燥3h~5h；在60℃~70℃的热风温度下干燥10h~20h；在50℃~60℃的热风温度下干燥10h~20h；
（4）将苹果干进行无菌包装。
优选的，步骤（1）中，苹果片的厚度为2cm。
优选的，微波干燥的微波频率为2000MHz~3000MHz。
优选的，护色液的溶剂为水，按质量计含有柠檬酸0.4%、氯化钙0.5%。
优选的，微波干燥过程是在真空环境中进行的，真空度为1000Pa~2000Pa。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、在护色完毕后使用缓释液处理，在低温冷藏后缓释液组分能够与苹果片表面形成紧密接触，使得进出苹果片或者苹果干的水分子均能够受到缓释液组分的影响，提高了苹果片表面区域对水分的结合力，使得苹果片在高功率微波干燥时表面的失水率降低，进而与中心区域的失水率更加接近，两者之间的差距降低，因此使得在高功率600W~900W的情况下焦化产品减少，合格率提高。同时在制成苹果干后，缓释液组分能够减缓外部水分子进入到苹果干内部，减少了水分子的渗透作用，进而使得苹果干的回软时间延长，保存时间更长。
2、本发明采用了微波热风联合干燥的方法，热风干燥相对于微波干燥更加容易操作，在干燥后段采用热风干燥由于其温度远低于焦化温度，能够避免苹果干焦化，避免了微波干燥局部容易焦化的情况出现；同时苹果干首先经过微波干燥后能够去除大部分水分，可以节省热风干燥的时间和能耗。
3、本发明的微波和热风干燥均采用了阶段式干燥方法，是根据苹果干在不同阶段的失水率与微波功率或者热风温度的关系进行调节的，这样能够使用高功率微波使苹果干快速升温，使用中等或者较低功率的微波让苹果干在恒温段保持更长时间，干燥效果更好，而且一定程度上降低了焦化现象。同样的，热风干燥也采用了同样的原理，能够在合适的干燥阶段选择合适的热风温度，在保证干燥效率的同时降低能耗。
4、本发明的微波干燥可以选择在真空中进行，能够进一步提高干燥效率，降低干燥时间。
具体实施方式
实施例1：
一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺，包括以下步骤：
（1）将成熟苹果去皮去核后切成厚度为2cm的苹果片；
（2）将苹果片置于含有柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h；
（3）将苹果片置于缓释液中浸泡20min，浸泡完毕后在4℃下冷藏1h，然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥；干燥至含水量低于5%得到苹果干成品；缓释液的组分为：琼脂粉3%、羟丙基二淀粉磷酸酯6%、木糖醇6%。
其中阶段式的微波干燥过程包括：
使用900W的微波功率干燥2min；使用600W的微波功率干燥3min；使用300W的微波功率干燥4min；微波频率为2500MHZ，真空度为2000Pa；
阶段式的热风干燥过程包括：
在70℃的热风温度下干燥4h；在60℃的热风温度下干燥10h；在55℃的热风温度下干燥20h；
（4）将苹果干进行无菌包装。
一、高频率微波真空干燥下缓释液对苹果片的保护作用
各对照例与实施例1具有至少一处不相同的工艺参数或者工艺步骤，其余加工步骤相同。
对照例1：未加入缓释液组分
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例2：缓释液组分中缺少琼脂粉
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后置于缓释液中浸泡20min，浸泡完毕后在4℃下冷藏1h；缓释液组分为羟丙基二淀粉磷酸酯6%、木糖醇6%。然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例3：缓释液组分中缺少羟丙基二淀粉磷酸酯
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后置于缓释液中浸泡20min，浸泡完毕后在4℃下冷藏1h；缓释液组分为琼脂粉3%、木糖醇6%。然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例4：缓释液组分中缺少木糖醇
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后置于缓释液中浸泡20min，浸泡完毕后在4℃下冷藏1h；缓释液组分为琼脂粉3%、羟丙基二淀粉磷酸酯6%。然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例5：减少冷藏的处理步骤
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后置于缓释液中浸泡20min；缓释液组分为琼脂3%、羟丙基二淀粉磷酸酯6%、木糖醇6%。然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例6：缺少琼脂粉和减少冷藏的处理步骤
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后置于缓释液中浸泡20min；缓释液组分为羟丙基二淀粉磷酸酯6%、木糖醇6%。然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例7：缺少羟丙基二淀粉磷酸酯和减少冷藏的处理步骤
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后置于缓释液中浸泡20min；缓释液组分为琼脂粉3%、木糖醇6%。然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例8：缺少木糖醇和减少冷藏的处理步骤
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，然后置于缓释液中浸泡20min；缓释液组分为琼脂粉3%、羟丙基二淀粉磷酸酯6%。然后取大小均匀的1000片进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
对照例9：未加入缓释液组分
将成熟苹果去核去皮后制成2cm的苹果片，在柠檬酸0.4%和氯化钙0.5%的护色液中浸泡3h，冷藏1h后进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥，干燥方法采用与实施例1相同的过程和参数。
将实施例1和对照例1~9生产出来得到的苹果干进行质量检测，主要检测其苹果干外观出现焦化的苹果干数量以及焦化部分的焦化比。在检测焦化部分的焦化比时，可以先对被焦化的这部分苹果干总质量进行称重M，然后将焦化部分切除收集得到焦化部分的总质量N，N和M的比值即为焦化比；具体的检测结果表1所示：
表1：检测结果
组别 处理工艺 焦化数量（片） 焦化比%
实施例1 缓释液+冷藏 12 3.8
对照例1 无缓释液+无冷藏 135 16.9
对照例2 无琼脂粉+有冷藏 75 11.6
对照例3 无羟丙基二淀粉磷酸酯+有冷藏 86 9.4
对照例4 无木糖醇+有冷藏 52 8.7
对照例5 无冷藏 30 5.8
对照例6 无琼脂粉+无冷藏 88 12.4
对照例7 无羟丙基二淀粉磷酸酯+无冷藏 98 11.2
对照例8 无木糖醇+无冷藏 51 8.8
对照例9 无缓释液+有冷藏 134 16.7
从表1中可以看出，实施例1的处理工艺最优，其焦化数量和焦化比均为最低。对照例1可以看出，再缺少缓释液和冷藏的情况下，焦化数量和焦化比为最高，这说明本发明的缓释液和冷藏工艺能够最大限度的降低焦化数量和焦化比，能够减少焦化现象。对照例2~对照例8是分别对某一因素影响力判断的实施例，对照例2~对照例4的缓释液分别减少了单一组分，减少单一组分后焦化数量和焦化比有一定上升，说明这些组分均能够起到一定的防焦化作用。
从实验结果可以看出，首先对照例1和对照例9相比，两者效果基本一致，说明冷藏过程不能够单独影响实验结果。对照例5与对照例1相比，在具有缓释液的情况下，缺少冷藏后效果变差，说明冷藏与缓释液具有协同作用。
为了进一步分析缓释液中哪一种组分与冷藏过程有协同作用，本发明进行了对照例2和对照例6、对照例3和对照例7、对照例4和对照例8；这三对对照例分别验证了冷藏与缓释液组分的相互关系。
单独对三对对照例进行分析可知：
A、对照例2较对照例6结果较好，说明在冷藏处理可能与羟丙基二淀粉磷酸酯和木糖醇有协同关系，与琼脂粉无关。
B、对照例3较对照例7结果较好，说明在冷藏处理可能与琼脂粉和木糖醇有协同关系，与羟丙基二淀粉磷酸酯无关；
C、对照例4较对照例8结果接近无明显出哈衣，说明在冷藏处理与羟丙基二淀粉磷酸酯和琼脂粉无关。
综合可以看出，对照例2和对照例3中均含有木糖醇，其与冷藏工艺有协同作用，能够强化减少焦化的效果。因此在对照例6和对照例7中缺少冷藏后，对应的缺少了协同作用，实验效果减弱。对照例8与对照例4中均未含有木糖醇，因此是否有冷藏对实验结果无影响。由此可见，木糖醇容易被吸附在苹果片表皮后，通过冷藏处理能够在苹果片上起到更好的缓释作用，能够对进出苹果片的水分的调节作用得到增强。
二、苹果干回软和保存时间
将实施例1、对照例1~对照例9制备得到的苹果干进行回软和保存时间的检测。检测方法为：将苹果干置于温度为60℃，湿度为80%RH的环境下放置一周，进行加速试验。试验完毕后检测苹果干的外观柔软度以及含水量，含水量的检测方法可以采用烘干法；各组的检测结果如表2：
表2：含水量检测结果
组别 处理工艺 含水量%
实施例1 缓释液+冷藏 12.7
对照例1 无缓释液+无冷藏 32.4
对照例2 无琼脂粉+有冷藏 21.6
对照例3 无羟丙基二淀粉磷酸酯+有冷藏 23.9
对照例4 无木糖醇+有冷藏 21.9
对照例5 无冷藏 14.6
对照例6 无琼脂粉+无冷藏 26.4
对照例7 无羟丙基二淀粉磷酸酯+无冷藏 28.1
对照例8 无木糖醇+无冷藏 21.8
对照例9 无缓释液+有冷藏 32.5
苹果干在保存过程中含水量越高，其外在感官就会越柔软，酥脆度就会越来越下降，即出现回软现象。从表2中可以看出，实施例1的含水量最低，说明其回软程度越低，保存相对较好，对照例1的含水量最高，其回软现象严重，保存度较差。对照例2~对照例9中分别对某一因素进行了验证，其验证结果也与表1的结果较为类似，可以看出含有缓释液组分的对照组能够显著性的提高苹果干对水分的吸收程度，降低了水分渗透进入苹果干内部的速率；说明经过缓释液组分处理后的苹果干能够具有更好的保存时间。
从表1和表2的实验结果可以看出，在干燥过程中缓释液降低了焦化现象，在保存过程中缓释液减缓了水分的渗透进入能力，然而焦化现象也是由于水分出入苹果片的速率的现象引起的，因此可以看出缓释液能够对水分进出苹果片或者苹果干具有缓冲调节作用，从而可以实现减少焦化和延长回软时间的作用。
一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺，包括以下步骤：
（1）选择新鲜成熟饱满的苹果作为原料清洗干净，去除果皮和果核后将果肉切成苹果片；
（2）将苹果片置于护色液中浸泡3~5h；
（3）将苹果片置于缓释液中浸泡10min~30min，浸泡完毕后进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥；干燥至含水量低于5%得到苹果干成品；
所述阶段式的微波干燥过程包括：
使用800W~900W的微波功率干燥1min~2min；使用600W~700W的微波功率干燥2min~3min；使用200W~400W的微波功率干燥3min~5min；
所述阶段式的热风干燥过程包括：
在70℃~80℃的热风温度下干燥3h~5h；在60℃~70℃的热风温度下干燥10h~20h；在50℃~60℃的热风温度下干燥10h~20h；
（4）将苹果干进行无菌包装。

Claims (5)

1.一种微波热风联合干燥制备苹果干的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选择新鲜成熟饱满的苹果作为原料清洗干净，去除果皮和果核后将果肉切成苹果片；
（2）将苹果片置于护色液中浸泡3~5h；
（3）将苹果片置于缓释液中浸泡10min~30min，浸泡完毕后进行阶段式的微波干燥和阶段式的热风干燥；干燥至含水量低于5%得到苹果干成品；
所述阶段式的微波干燥过程包括：
使用800W~900W的微波功率干燥1min~2min；使用600W~700W的微波功率干燥2min~3min；使用200W~400W的微波功率干燥3min~5min；
所述阶段式的热风干燥过程包括：
在70℃~80℃的热风温度下干燥3h~5h；在60℃~70℃的热风温度下干燥10h~20h；在50℃~60℃的热风温度下干燥10h~20h；
（4）将苹果干进行无菌包装。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，苹果片的厚度为2cm。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述微波干燥的微波频率为2000MHz~3000MHz。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述护色液的溶剂为水，按质量计含有柠檬酸0.4%、氯化钙0.5%。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述微波干燥过程是在真空环境中进行的，真空度为1000Pa~2000Pa。
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