CN110731474A - 一种分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法，属于果蔬加工技术领域。具体过程为：原料挑选，清洗、去皮去核、切分、护色、真空脉冲微波膨化干燥、加压加热匀湿、脉冲气流膨化干燥、调味、包装等。本发明采用微波功率由高到低的分段式真空微波膨化干燥技术进行果蔬预膨化干燥，实现快速均匀脱水；利用加压条件下传热传质效率高的原理，实现半干果蔬片的快速匀湿；将半干果蔬片进行加压、真空、加压、真空的循环气流膨化干燥，解决真空环境下传热效率低的技术瓶径，有效提高膨化干燥效率及效果。本发明有效解决单一微波加工易导致焦糊，而常规气流膨化干燥工艺复杂，加工效率低的难题，从而提高果蔬膨化加工的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于果蔬加工技术领域，涉及一种分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法。
背景技术
休闲食品可减轻人的心理压力，有助于食用者保持心情舒畅，已成为人们日常消费必不可少的一部分，而当前我国休闲食品人均消费量远低于发达国家人均消费水平。随着我国人们消费水平的提高，休闲食品消费量将持续高速增长。但由于技术力量相对薄弱，当前我国市场上的休闲食品以谷物膨化类、油炸类、食糖类为主。随着人们生活水平的提高，饮食结构中的脂肪及蛋白质组成偏大，肥胖、心血管疾病等“现代文明病”已严重威胁人类的健康，果蔬的主要成分是人体所必需的维生素、无机盐及植物纤维等，而蛋白质和脂肪的含量较低。因此增加果蔬产品的摄入量已成为人们的共识。干制果蔬类休闲食品，特别是非油炸果蔬脆片具有食用方便、健康营养的特点，深受消费者青睐。
当前果蔬脆片加工主要以真空冷冻干燥和真空油炸为主，但这两种加工技术分别存在加工成本高、产品组织过于酥松、口感单调和产品含油率高等问题。因此研发高效的非油炸果蔬脆片加工技术已成为近年来的研究热点。微波和气流膨化干燥技术是除真空冷冻干燥技术外可用非油炸膨化食品加工的主要技术手段。微波是一种电磁波，可产生高频电磁场，使湿物料中液态水等极性分子大量吸收微波能并转变为热能，从而实现快速加热脱水的目的，微波干燥还具有反应灵敏、便于控制、热效率高等特点。同时微波的高效加热原理也容易出现因过度加热而导致产品焦糊现象；气流膨化干燥技术不仅工艺繁杂，需经预干燥、匀湿、气流膨化、冷却等工序，而且对于绝大部分果蔬产品，其膨化效果较差。因此许多学者提出了两种技术联合应用的研究思路，如刘春泉公开了（南京师范大学，2009年学位论文《真空微波联合气流膨化甘薯片的研究》）将甘薯切片后经糊化、预干燥、匀湿后进行真空微波预膨化处理，再进行气流膨化生产甘薯脆片；专利CN 100407946C公布了微波－压差工艺生产膨化苹果脆片的方法，苹果经切分、护色、预干燥、匀湿后进行微波预膨化、再次匀湿后进行气流膨化生产出苹果脆片。这些方法将微波技术应用于果蔬脆片的加工，可改善单一气流膨化产品膨化效果差的问题，但并未改变常规气流膨化的预干燥、匀湿等工序，因此不能从根源上解决气流膨化技术生产效率低、加工成本高的难题。当前，将分段式真空微波应用于果蔬预膨化干燥处理及将加压加热技术应用于半干果蔬片的匀湿处理等还未见相关专利报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法。基于食品膨化干燥理论及真空微波、气流膨化干燥等技术特点，创造性地将分段式真空微波、高温高压匀湿及脉冲气流膨化干燥有机组合进行果蔬脆片的高效加工，可以有效解决单一微波加工易导致焦糊，而常规气流膨化干燥工艺复杂，加工效率低的难题，从而提高果蔬膨化加工的经济效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法，具体为：将果蔬原料经挑选、清洗、切分、护色、浸渍等预处理后制成果蔬片，再先后进行分段式真空脉冲微波膨化预干燥，加热加压匀湿处理和脉冲气流膨化干燥得到膨化果蔬脆片产品。
具体包括以下步骤：
（1） 原料预处理：依原料特性，经清洗、去皮、去核、切分、护色、浸渍等预处理后获得3～7 mm的果蔬片原料；
（2）分段式真空微波预干燥：将预处理后的果蔬处理置于-0.080～-0.095 MPa真空条件下进行分段微波膨化干燥：初期设定较高的微波功率，随着果蔬原料水分的降低逐渐降低微波功率；
进一步地，选择三个阶段微波膨化干燥：
第一阶段微波膨化干燥：视原料初始含水量及其形状，设定微波功率为8 ～12 W/g，进行5～15 min微波加热，使物料含水量降至60 wt%～75 wt%；
第二阶段微波膨化干燥：视原料初始含水量及其形状，设定微波功率为6～10W/g，进行5～15 min微波加热，使物料含水量降至40 wt%～55 wt%；
第三阶段微波膨化干燥：视原料初始含水量及其形状，设定微波功率为4～8 W/g，进行5～15 min微波加热，使物料含水量降至20 wt%～35 wt%；
（3）加压加热匀湿处理：将经真空微波膨化干燥的半干果蔬片置于膨化罐内，在0.3～0.5 MPa，60～80℃条件下，保持120～180 min进行匀湿处理；
（4）脉冲气流膨化干燥：视原料特性及形状，进行3次以上加压升温－保压保温－真空保温循环式气流膨化干燥，至果蔬片含水量低于5 wt%结束干燥，获得果蔬脆片产品；
进一步地，其具体操作为：将膨化罐的压力调至0.1～0.5 MPa，温度调至80～110℃，保持15～25 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30～60 min完成第一次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.1～0.5 MPa，加热升温至80～110℃，保持10～20 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1MPa，保持30～60 min完成第二次气流膨化干燥：关闭泄压阀，加压至0.1～0.5 MPa，加热升温至80～110℃，保持5～15 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30～60 min完成第三次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.1～0.5MPa，加热升温至80～110℃，保持5～10 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30～60 min进行第四次气流膨化干燥；如此重复进行至果蔬片含水量低于5 wt%时结束膨化干燥；
（5）调味：趁热取出果蔬脆片，倒入调味桶内，根据产品需求加入占原料质量百分比为2wt%～6 wt%的固体调味粉进行调味；
（6） 冷却包装：调味后的果蔬片置于相对湿度低于65 wt%的包装间内进行强风或自然冷却后充氮包装，获得含水量低于5 wt%的果蔬脆片产品。
其中本发明首先在果蔬片原料含水量较高的干燥前期，利用微波高效加热特性及真空条件下水沸点低的原理，采用微波功率由高到低的分段式真空微波膨化干燥技术进行果蔬预干燥处理，实现对高水份原料的灭酶杀菌和快速脱水，有效破坏果蔬原料的组织结构，并产生膨化效果，同时防止干燥后期采用微波加热因物料含水量较低而极易产生焦糊的难题；其次，利用加压条件下传热传质效率高的原理，采用加压加热匀湿技术有效解决常规半干果蔬片常压常温匀湿时间长，且半干原料易因微生物繁殖而腐败变质及常压低湿匀湿时间长、能耗高的难题，并缩短匀湿时间，提高生产效率；再者，利用加压条件下传热传质效率高的原理，采用脉冲气流膨化技术解决常规气流膨化在真空条件下因传热传质效率低导致脱水难、加工时间长的难题，在提高干燥速率的同时改善膨化效果。
常规果蔬微波膨化技术是将果蔬片采用热风干燥技术预干燥至较低含水率时（约35 wt%），采用大功率的微波进行快速加热膨化，但是该技术极易产生焦糊现象。而常规先热风预干燥，后气流膨化干燥的果蔬脆片加工技术，对于芒果等组织结构较密实的原料，如芒果等，则存在热风预干燥过程果蔬片收缩严重，后期气流膨化难以复原果蔬的组织状态，膨化效果差；而且热风预干燥时间长，预干燥过程果蔬还容易发生褐变现象，产品色泽差；同时，常规气流膨化采用恒定真空条件进行干燥处理，加工效率低。
本发明的有益效果：
本发明可有效解决以下技术难题：真空微波应用于低水分物料加工易导致焦糊；半干原料长时间的常压常温匀湿过程易因微生物繁殖而腐败，而采用常压低温匀湿能耗高、时间长的难题；常规气流膨化技术生产工艺繁杂，加工效率低，原料预处理要求高，膨化效果差等技术难题。应用本发明可生产出能保持原料特有风味，形态美观的绿色健康型果蔬脆片产品。本发明具有操作简便、运行可靠、生产效益高等优点；有助于解决果蔬采后损失严重，非油炸果蔬脆片加工以高成本的冻干技术为主的难题，从而提高果农经济效益。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：芒果脆片
1. 原料预处理：选择成熟度为8-9成熟的芒果，经清洗、去皮、去核后切成厚度为5 mm的芒果片，放入含0.20 wt%焦亚硫酸钠的水溶液中浸泡30 min进行护色处理；
2. 分段式真空微波预干燥：护色处理后的芒果片用清水漂洗3次并沥至不滴水后置于-0.080～-0.095 MPa真空条件下进行分段微波膨化干燥：采用3阶段微波膨化干燥：第一阶段微波膨化干燥：设定微波功率为10 W/g原料，加热10 min后，物料含水量降至68 wt%；第二阶段微波膨化干燥：设定微波功率为8 W/g原料，微波加热10 min，芒果片含水量降至47 wt%；第三阶段微波膨化干燥：设定微波功率为6 W/g原料，微波加热10 min，芒果片含水量降至28 wt%；
3. 加压加热匀湿处理：将经真空微波膨化干燥后含水量为28 wt%的半干芒果片置于膨化罐内，在0.4 MPa，70℃条件下，保持150 min进行匀湿处理；
4. 脉冲气流膨化干燥：保持膨化罐内的压力0.3 MPa，温度调至80℃，保持15 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30 min完成第一次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.3 MPa，加热升温至80℃，保持10 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30 min完成第二次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.3 MPa，加热升温至80℃，保持5 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30 min完成第三次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.3 MPa，加热升温至80℃，保持5 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50℃、压力-0.095～-0.1MPa，保持30 min完成第四次气流膨化干燥后，芒果片含水量为4.4 wt%，结束气流膨化干燥；
5. 冷却包装：趁热取出果蔬片，并置于相对湿度低于65 wt%的包装间内进行强风冷却后充氮包装，获得膨化度1.2，含水量4.4 wt%，口感酥脆的芒果脆片。
表1 不同加工阶段芒果水分含量和膨化效果的变化
实施例2：淮山脆片
1. 原料预处理：鲜新淮山经清洗、去皮后切成厚度为7 mm的淮山片，立即放入含1 wt%食盐和0.25 wt%异抗坏血酸钠的水溶液中浸泡20 min进行护色处理；
2. 分段式真空微波预干燥：护色处理后的淮山片用清水漂洗3次并沥至不滴水后置于-0.080～-0.095 MPa真空条件下进行分段微波膨化干燥：采用3阶段微波膨化干燥：第一阶段微波膨化干燥：设定微波功率为12 W/g原料，加热5 min后，物料含水量降至75 wt%；第二阶段微波膨化干燥：设定微波功率为10 W/g原料，微波加热5 min，芒果片含水量降至55wt%；第三阶段微波膨化干燥：设定微波功率为8 W/g原料，微波加热5 min，淮山片含水量降至35 wt%；
3. 加压加热匀湿处理：将经真空微波膨化干燥后含水量为35 wt%的半干淮山片置于膨化罐内，在0.5 MPa，80℃条件下，保持180 min进行匀湿处理；
4. 脉冲气流膨化干燥：保持膨化罐内的压力0.5 MPa，加热升温至110℃，保持25 min后打开泄压阀，维持膨化罐内温度80 ℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持60 min完成第一次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.5 MPa，加热升温至110℃，保持20 min后打开泄压阀，调节膨化罐内温度为80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持60 min完成第二次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.5 MPa，加热升温至110℃，保持15 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持60 min完成第三次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.5 MPa，加热升温至110℃，保持10 min后打开泄压阀，调节膨化罐内温度80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持60 min完成第四次气流膨化干燥后，淮山片含水量为4.7 wt%，结束气流膨化干燥；
5. 调味：趁热取出淮山片，倒入调味桶内，根据产品需求加入占淮山片质量百分比为6wt%的固体调味粉进行调味；
6. 冷却包装：将调味后的淮山片置于相对湿度低于65 wt%的包装间内自然冷却后充氮包装，获得膨化度0.98，含水量4.7 wt%，具有特定风味的淮山脆片。
实施例3：莲藕脆片
1. 原料预处理：鲜新莲藕经清洗、后切成厚度为3 mm的莲藕片，放入含0. 15 wt%柠檬酸和0.1 wt%异抗坏血酸钠的水溶液中浸泡45 min进行护色处理；
2. 分段式真空微波预干燥：护色处理后的淮山片用清水漂洗3次并沥至不滴水后置于-0.080～-0.095 MPa真空条件下进行分段微波膨化干燥：采用3阶段微波膨化干燥：第一阶段微波膨化干燥：设定微波功率为8 W/g原料，加热15 min后，物料含水量降至60 wt%；第二阶段微波膨化干燥：设定微波功率为6 W/g原料，微波加热15 min，莲藕片含水量降至40wt%；第三阶段微波膨化干燥：设定微波功率为4 W/g原料，微波加热15 min，莲藕片含水量降至20 wt%；
3. 加压加热匀湿处理：将经真空微波膨化干燥后含水量为20 wt%的半干莲藕片置于膨化罐内，在0.3 MPa，60℃条件下，保持120 min进行匀湿处理；
4. 脉冲气流膨化干燥：保持膨化罐内的压力0.1 MPa，加热升温至95℃，保持20 min后打开泄压阀，维持膨化罐内温度65 ℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持45 min完成第一次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.1 MPa，加热升温至95℃，保持15 min后打开泄压阀，调节膨化罐内温度为65℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持45 min完成第二次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.1 MPa，加热升温至95℃，保持10 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度65℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持45 min完成第三次气流膨化干燥后，莲藕片含水量为4.3 wt%，结束气流膨化干燥；
5. 调味：趁热取出莲藕片，放入调味桶内，根据产品需求加入占莲藕片质量百分比为2wt%的固体调味粉进行调味；
6. 冷却包装：将调味后的淮山片置于相对湿度低于65 wt%的包装间内自然冷却后充氮包装，获得膨化度0.92，含水量4.3 wt%，具有特定风味的淮山脆片。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法，其特征在于：将预处理后的果蔬片进行分段式真空微波膨化干燥得到含水量为20 wt%～35 wt%的半干果蔬片；将所述半干果蔬片进行加热加压匀湿处理；匀湿后的半干果蔬片进行脉冲气流膨化干燥得到含水量低于5 wt%的膨化果蔬脆片产品。
2.根据权利要求1所述的分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法，其特征在于，所述分段式真空脉冲微波膨化干燥是在-0.080～-0.095 MPa真空条件下进行分段微波膨化干燥：初期设定较高的微波功率，随着果蔬原料含水量的降低逐渐降低微波功率，干燥至物料含水量降至20 wt%～35 wt%，结束微波膨化干燥。
3.根据权利要求2所述的分段式真空微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法，其特征在于，所述分段式真空脉冲微波膨化干燥具体选择三个阶段微波膨化干燥：
第一阶段微波膨化干燥：视原料初始含水量及其形状，设定微波功率为8～12 W/g，进行5～15 min微波加热，使物料含水量降至60 wt%～75 wt%；
第二阶段微波膨化干燥：设定微波功率为6～10 W/g，视原料初始含水量及其形状进行5～15 min微波加热，使物料含水量降至40 wt%～55 wt%；
第三阶段微波膨化干燥：设定微波功率为4～8 W/g，视原料初始含水量及其形状进行5～10 min微波加热，使物料含水量降至20 wt%～35 wt%。
4.根据权利要求1所述的分段式真空脉冲微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法，其特征在于，所述半干果蔬片进行加热加压匀湿处理是将经过微波膨化干燥后的半干果蔬片置于膨化罐内，在0.3～0.5 MPa，60～80℃条件下，保持120～180 min进行匀湿处理。
5.根据权利要求1所述的分段式真空脉冲微波结合脉冲气流膨化干燥生产果蔬脆片的方法，其特征在于，所述脉冲气流膨化干燥是将膨化罐的压力调至0.1～0.5 MPa，温度调至80～110℃，保持15～25 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30～60 min进行第一次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.1～0.5 MPa，加热升温至80～110℃，保持10～20 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30～60 min进行第二次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.1～0.5 MPa，加热升温至80～110℃，保持5～15 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30～60 min进行第三次气流膨化干燥；关闭泄压阀，加压至0.1～0.5 MPa，加热升温至80～110℃，保持5～10 min后打开泄压阀，保持膨化罐内温度50～80℃、压力-0.095～-0.1 MPa，保持30～60 min进行第四次气流膨化干燥；如此重复进行至果蔬片含水量低于5 wt%时结束膨化干燥。
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