CN110367354B - 采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于食品加工技术领域，本发明公开了一种采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法和装置，其中方法包括如下步骤：(1)将茶叶经过清洗后浸提得到浸提茶；(2)将所述的浸提茶酶解得到茶酶解液；(3)将所述的茶酶解液浓缩至浓度为18°的浓缩液；(4)将所述的浓缩液冷冻得到浓缩液冷冻块；(5)将所述的浓缩液冷冻块采用微波‑红外‑底板加热三效联合真空冷冻干燥，得到速溶茶片。本发明提供的方法成本低、干燥效果好。

Description

采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法和装置
技术领域
本发明涉及食品加工技术领域，具体涉及一种采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法和装置。
背景技术
本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的发明内容，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。
速溶茶是古今医家常用的名贵中药，至今已有两千多年的临床应用历史。明代李时珍在《本草纲目》中记载，速溶茶有“久服益气，轻身长年”的功效。在《全国中草药汇编》中对速溶茶的功效综述为：“主治高血压、眩晕、头疼、口眼歪斜、肢体麻木、小儿惊厥等症。”从现代医学的角度，速溶茶对人体具有哪些作用功效方面还有很多未知的领域。速溶茶富含速溶茶素，香荚兰素，蛋白质，氨基酸，微量元素。有抗癫痫、抗悸厥、抗风湿及镇静、镇痉、镇痛、补虚、平肝息风、补脑健脑、养心安神等功效。
速溶茶的质量与药效和速溶茶的炮制方法及炮制工艺有明显关系，由于速溶茶中含有大量水分和多糖，不易干燥和储存，因而在产地加工过程中，通常采用烘干或晒干，并常用硫磺熏蒸以达到干燥、漂白、杀菌防腐、改善外观、易于储存等目的。烘干或晒干时由于干燥温度太高，长时间暴露在空气中，会导致活性成分、有效成分大量损失(如速溶茶素)。硫磺熏蒸则会造成速溶茶有效成分酚类等降低，更会造成有毒有害物质的残留，影响疗效及安全性。
目前冷冻干燥技术在速溶茶干燥加工的应用进行很多研究和报道，它与烘干、热风干燥法生产的速溶茶相比，不仅酚类、维生素及热敏性成分等不受破坏，而且速溶茶素、对羟基苯甲醇及其它风味物质也损失极少，能很好地保持鲜品速溶茶的色、香、味、营养成分、外观及活性物质。
目前单纯的真空冷冻干燥速溶茶生产存在的技术问题：①生产周期长，能量消耗大，制约了冷冻干燥技术的工业化生产。②在有些方法中铺成厚度很薄时才能提高冻干品质，所以单次产量就下降，单位能耗就增加。③当前真空冻干的过程主要依靠热传递，底板加热架加热具有一定的传导滞后性，温度稍高就容易出现热沸腾状的冻干状，极大影响产品外观及品质。④微生物容易超标，为了避免该问题产生，某些方法中冻干前还将速溶茶进行蒸、煮杀酶，由于蒸、煮需要90℃～100℃高温条件下进行，也就造成了速溶茶素、对羟基苯甲醇等活性成分损失及外观的破坏。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法和装置，本发明提供的方法成本低、干燥效果好。
本发明实施例的目的是通过如下方法实现的：
本发明第一方面的实施例提供了一种采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将茶叶经过清洗后在60℃条件下浸提4小时得到浸提茶；
(2)将所述的浸提茶置于40-50℃条件下酶解3小时得到茶酶解液；
(3)将所述的茶酶解液浓缩至浓度为18°的浓缩液；
(4)将所述的浓缩液冷冻至中心温度-35℃～-40℃得到浓缩液冷冻块；
(5)将所述的浓缩液冷冻块采用微波-红外-底板加热三效联合真空冷冻干燥，在真空度60～100Pa、开启红外-底板加热3小时，第一小时开启红外加热功率400～500w/kg，底板加热功率100-200w/kg；第二小时红外加热功率300～400w/kg，底板加热功率200-300w/kg；第三小时功率红外加热功率300～400w/kg，底板加热功率300-400w/kg；第四小时开启微波，停止红外-底板加热，前半个小时内微波功率控制在100～200w/kg，后以每20min增高50w/kg速度逐渐调高功率至控制在300～500w/kg直到第五小时结束；在第6小时微波功率以每20min降低50w/kg，直至100w/kg，第七小时结束后，得到速溶茶片。
进一步的，所述的茶叶为新茶或市购成品茶，所述的浸提中茶叶与水的质量比为1：12，浸提温度60-90℃。
进一步的，所述的步骤(4)中的冷冻为喷雾式冷冻，将所述的浓缩液在-40～-80℃的环境中喷雾，所述的冷冻块的粒径小于100nm。
进一步的，所述的红外-底板加热采用的底板为震动底板。
本发明第二方面的实施例提供了一种联合干燥装置，包括：
加热底板，所述的加热底板由支架支撑，所述的支架为内部设有网线的中空支架；
所述的加热底板上方设置有红外发射器；
所述的加热底板水平周向设置有微波发射器。
本发明实施例具有如下有益效果：
本发明首先通过红外加热，使得上层的冰晶先行汽化后，打开了下层的冰晶汽化通道，有效地解决了现有技术中因为传热速度过快导致的产品品质下降的问题。在前期冻干的第一段里有效地保障了产品的品相，加快了冻干的速率，同时也减少了加热不均匀所带来的品质风险。而后在冻干的第二阶段里，采用了微波加热方式，能够有有效地针对产品进行加热，同时考虑到微波具有一定的杀菌作用，能够有效地降低产品的微生物含量。
速溶茶，其水分含量很高，而在冻干时，冰晶的吸收微波的能力大大降低，所以全程采用微波加热的方式在液态食品中并不太适合，因此，本发明不在第一阶段就采用微波冻干加热。
通过该方法冻干的速溶茶可以有效地降低速溶茶的产品冻干时间，同时兼具杀菌功效。该方法是一种解决真空冷冻干燥的成本较高，生产周期长，能耗大、微生物不易控制等缺点的有效方法。
附图说明
图1为本发明方法实施例得到的产品的效果图；
图2为本发明中对比例1得到的产品的效果图；
图3为本发明中对比例2得到的产品的效果图；
图4为本发明中一实施例中冷冻块加工装置结构示意图；
图5为本发明中一实施例中一种联合干燥装置结构示意图。
图6为本发明中图5的俯视图。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请进行进一步的介绍。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。不同实施例之间可以替换或者合并组合，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。
单纯的真空冷冻干燥速溶茶的中容易出现的“冒泡”问题(如图2所示)，申请人经大量研究发现：该问题的产生主要是由于在冷冻的速溶茶浓缩液产品由于采用的是底板加热架传热，下层的冰晶在受热的情况下，首先汽化成水蒸气，而上层的冰晶未汽化，堵住了水蒸气溢出的通道，由于升华潜热很大，所以水蒸气又无法在短时间内将热量传导迅速传导到上层的冰晶，在蓄积到一定程度后产品就会出现“冒泡”现象，最终掀翻上层的晶块后，水汽溢散而出。这就造成了冻干品表面品相很差的问题。此外由于产品变得不规则，进一步加剧了热传递的复杂性，最终造成了加热时间的进一步延长，同时也增加了部分区域加热过长品质下降，部分区域加热时间太短水分含量较高的风险(如图3所示)。
申请人经过大量的研究，提出了一种解决上述问题的方法：
一种采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法，包括如下步骤：
(1)将茶叶经过清洗后在60℃条件下浸提4小时得到浸提茶；
(2)将所述的浸提茶置于40-50℃条件下酶解3小时得到茶酶解液；
(3)将所述的茶酶解液浓缩至浓度为18°的浓缩液。
(4)将所述的浓缩液冷冻至中心温度-35℃～-40℃得到浓缩液冷冻块；
(5)将所述的浓缩液冷冻块采用微波-红外-底板加热三效联合真空冷冻干燥，在真空度60～100Pa、开启红外-底板加热3小时，第一小时开启红外加热功率400～500w/kg，底板加热功率100-200w/kg；第二小时红外加热功率300～400w/kg，底板加热功率200-300w/kg；第三小时功率红外加热功率300～400w/kg，底板加热功率300-400w/kg；第四小时开启微波，停止红外-底板加热，前半个小时内微波功率控制在100～200w/kg，后以每20min增高50w/kg速度逐渐调高功率至控制在300～500w/kg直到第五小时结束；在第6小时微波功率以每20min降低50w/kg，直至100w/kg，第七小时结束后，得到速溶茶片。
在本发明的一些实施例中，所述的茶叶为新茶或市购成品茶，所述的浸提中茶叶与水的质量比为1：12，浸提温度60-90℃。
在本发明的另一些实施例中，所述的步骤(4)中的冷冻为喷雾式冷冻，将所述的浓缩液在-40～-80℃的环境中喷雾，所述的冷冻块的粒径小于100nm。
在本发明的另一些实施例中，所述的红外-底板加热采用的底板为震动底板。
本发明首先通过红外加热，使得上层的冰晶先行汽化后，打开了下层的冰晶汽化通道，有效地解决了上述问题。在前期冻干的第一段里有效地保障了产品的品相，加快了冻干的速率，同时也减少了加热不均匀所带来的品质风险。而后在冻干的第二阶段里，采用了微波加热方式，能够有有效地针对产品进行加热，同时考虑到微波具有一定的杀菌作用，能够有效地降低产品的微生物含量。之所以不在第一阶段就采用微波冻干加热是由于在第一阶段里，尤以速溶茶，其水分含量很高，而在冻干时，冰晶的吸收微波的能力大大降低，所以全程采用微波加热的方式在液态食品中并不太适合。
通过该方法冻干的速溶茶可以有效地降低速溶茶的产品冻干时间，同时兼具杀菌功效。该方法是一种解决真空冷冻干燥的成本较高，生产周期长，能耗大、微生物不易控制等缺点的有效方法。
实施例1
一种微波-红外-底板传热三效联合真空冷冻干燥，包括如下步骤：
1)将市面上的产品茶，或新茶经过清洗后置于60摄氏度的提取罐中浸提3-6小时；
2)将步骤1)浸提茶置于40-50摄氏度的酶解罐中酶解2-4小时
3)将步骤2)获得的茶酶解液置于反渗透装置中浓缩至16-20°；并经过超高温瞬时杀菌。
4)将步骤3)获得的浓缩液置于冷冻室中冷冻至中心温度-35℃～-40℃；
5)将步骤4)获得的茶浓缩液的冷冻块放入微波-红外-底板传热三效联合真空冷冻干燥中，在真空度60～100Pa、开启红外-底板加热3小时，第一小时开启红外加热功率400～500w/kg，底板加热100-200w/kg；第二小时红外加热功率300～400w/kg，底板加热200-300w/kg；第三小时功率红外加热功率300～400w/kg，底板加热300-400w/kg；
6)第四小时开启微波，关闭红外-底板加热，前半个小时内微波功率控制在100～200w/kg，后以每20min增高50ww/kg速度逐渐调高功率至控制在300～500w/kg直到第五小时结束。
7)在第6小时微波功率以每20min降低50w/kg，直至100w/kg，第七小时结束后，重量不再变化后出仓，得到含量为6％以下冻干速溶茶。
在本发明的另一些实施例中，在加热底板上表面还设置有温度传感器，温度传感器与计算机相连，可以实时监测加热底板上物料的温度，采用震动可以保证物料各部分温度稳定。
在本发明的另一些实施例中，加热底板还设置有重量传感器，这样可以实时监测加热底板上的物料重量，对物料重量变化实时监控。
图1为本实施例方法制备的产品效果图，图2和图3为现有技术的产品图；通过对比发现：由于传统的冷冻干燥过程中传热途径单一，控制不易亦容易出现滞后，整个干燥过程时常出现“冒泡”的现象(图2)，严重的除了导致冻干品相很差之外，还会使得传热变得不均匀，最终个别地方面受热较多，变得过分干燥，甚至焦化(图3)，而个别地方却干燥不够彻底引起水分含量超标。通过本案例实现的冻干，其产品均匀，冻干品相好(图1)。
实施例2
本发明的方法还适用于人参、西洋参、石斛等功能性农产品的提取液的处理。
一种微波-红外-底板传热三效联合真空冷冻干燥，包括如下步骤：
1)将市面上的功能性农产品经过清洗后置于60摄氏度的提取罐中浸提3-6小时；
2)将步骤1)浸提茶置于40-50摄氏度的酶解罐中酶解2-4小时
3)将步骤2)获得的茶酶解液置于反渗透装置中浓缩至16-20°；并经过超高温瞬时杀菌。
4)将步骤3)获得的浓缩液置于冷冻室中冷冻至中心温度-35℃～-40℃；
5)将步骤4)获得的功能性农产品浓缩液的冷冻块放入微波-红外-底板传热三效联合真空冷冻干燥中，在真空度60～100Pa、开启红外-底板加热3小时，第一小时开启红外加热功率400～500w/kg，底板加热100-200w/kg；第二小时红外加热功率300～400w/kg，底板加热200-300w/kg；第三小时功率红外加热功率300～400w/kg，底板加热300-400w/kg；
6)第四小时开启微波，关闭红外-底板加热，前半个小时内微波功率控制在100～200w/kg，后以每20min增高50ww/kg速度逐渐调高功率至控制在300～500w/kg直到第五小时结束。
7)在第6小时微波功率以每20min降低50w/kg，直至100w/kg，第七小时结束后，重量不再变化后出仓，得到含量为6％以下冻干功能性农产品提取冻干粉。
实施例3
本发明的方法还适用于液态奶制品豆制品类等的处理。
一种微波-红外-底板传热三效联合真空冷冻干燥，包括如下步骤：
1)将液态奶制品豆制品类产品至于离心式分离器中；
2)将步骤1)浓缩至16-25°；并经过超高温瞬时杀菌。
3)将步骤2)获得的浓缩液置于冷冻室中冷冻至中心温度-35℃～-40℃。
4)将步骤3)获得的功能性农产品浓缩液的冷冻块放入微波-红外-底板传热三效联合真空冷冻干燥中，在真空度60～100Pa、开启红外-底板加热3小时，第一小时开启红外加热功率400～500w/kg，底板加热100-200w/kg；第二小时红外加热功率300～400w/kg，底板加热200-300w/kg；第三小时功率红外加热功率300～400w/kg，底板加热300-400w/kg；
5)第四小时开启微波，关闭红外-底板加热，前半个小时内微波功率控制在100～200w/kg，后以每20min增高50ww/kg速度逐渐调高功率至控制在300～500w/kg直到第五小时结束。；
6)在第6小时微波功率以每20min降低50w/kg，直至100w/kg，第七小时结束后，重量不再变化后出仓，得到含量为6％以下液态奶制品豆制品类冻干粉。
冷冻块的制备中可以采用如图4所示的设备，如图4所示，该装置包括雾化喷头1，承接盘3、制冷机组4和风机5，图中所示附图标记2为雾化的浓缩液。
一种联合干燥装置，如图5所示，包括：
加热底板14，所述的加热底板由支架11支撑，所述的支架为内部设有网线(图中未示出)的中空支架；
所述的加热底板上方设置有红外发射器13；
所述的加热底板水平周向设置有微波发射器12。
在本发明的一些实施例中，加热底板14上可以设置有震动结构，可以由电机带动，震动机构可以使干燥效果更好。
在本发明的另一些实施例中，加热底板14可以为多层结构，可以是2层，也可以是3层，可以根据需要设置不同的层数，这样可以保证物料均匀，容易保证温度统一，防止物料过厚造成的温度不均。
图6位图5的俯视图，结合图6，加热底板14上设置有盘管线15。可以通过微波发射器12的转动来实现微波发射器12和加热底板14之间的位置相对变化来使物料加热均匀，当然，在本发明的另一些实施例中，还可以是加热底板14转动，在本发明的另一些实施例中还可以是微波发射器12与加热底板14同时转动，方向相反，只要可以实现二者的相对位置变化来达到加热均匀的目的即可。具体如何实现微波发射器12和加热底板的转动，属于简单的常用机械结构能够实现的，如电机带动等方式，本发明在此不再赘述。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将茶叶经过清洗后在60℃条件下浸提4小时得到浸提茶；
（2）将所述的浸提茶置于40-50℃条件下酶解3小时得到茶酶解液；
（3）将所述的茶酶解液浓缩至浓度为18°的浓缩液；
（4）将所述的浓缩液冷冻至中心温度-35℃～-40℃得到浓缩液冷冻块；
（5）将所述的浓缩液冷冻块采用微波-红外-底板加热三效联合真空冷冻干燥，在真空度60～100Pa、开启红外-底板加热3小时，第一小时开启红外加热功率400～500w/kg，底板加热功率100-200w/kg；第二小时红外加热功率300～400w/kg，底板加热功率200-300w/kg；第三小时功率红外加热功率300～400w/kg，底板加热功率300-400w/kg；第四小时开启微波，停止红外-底板加热，前半个小时内微波功率控制在100～200w/kg，后以每20min增高50w/kg速度逐渐调高功率至控制在300～500w/kg直到第五小时结束；在第6小时微波功率以每20min降低50w/kg，直至100w/kg，第七小时结束后，得到速溶茶片。
2.根据权利要求1所述的采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法，其特征在于，所述的茶叶为新茶或市购成品茶，所述的浸提中茶叶与水的质量比为1：10～12，浸提温度60-90℃。
3.根据权利要求1所述的采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法，其特征在于，所述的步骤（4）中的冷冻为喷雾式冷冻，将所述的浓缩液在-40~-80℃的环境中喷雾，所述的冷冻块的粒径小于100nm。
4.根据权利要求1所述的采用微波真空冷冻干燥方法制备速溶茶片的方法，其特征在于，所述的红外-底板加热采用的底板为震动底板。
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