CN216088625U - 一种蒸汽辅助射频烫漂设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸汽辅助射频烫漂设备，包括蒸汽发生器和与蒸汽发生器连接的烫漂腔体，所述的蒸汽辅助射频烫漂设备还包括射频加热系统；所述的射频加热系统包括一对电极板和与电极板连接的射频发生器，所述的烫漂腔体布置在一对电极板之间。本实用新型避免了物料和水直接接触，减少了可溶性营养成分的流失；减少了水资源的浪费和富营养化；联合射频加热，缩短了蒸汽烫漂灭酶的时间，避免了物料表面过热，提高了加热均匀性，提升了物料的品质特性。本实用新型的结构简单，使用方便，可以极大的节约人力物力。

Description

一种蒸汽辅助射频烫漂设备

技术领域

本实用新型涉及农产品深加工技术领域，具体涉及一种蒸汽辅助射频烫漂设备。

背景技术

果蔬加工过程中酶促褐变严重影响产品的品质。酶促褐变的抑制方法主要有化学法、生物法和物理法，化学法因需向食品中添加化学试剂，对人们的身体健康存在潜在的威胁；生物法操作复杂、应用难度大；而利用物理法对果蔬进行烫漂，操作方便、安全，已实现工业化应用。果蔬烫漂是果蔬干燥、冷冻、榨汁处理前非常重要的一个环节。烫漂的主要目的有：

(1)钝化果蔬中的氧化酶，主要包括POD、PPO和PAL，抑制酶促褐变反应发生，防止颜色劣变、品质降低和异味产生。

(2)排除果蔬组织中的空气，减少包装储藏后的组织氧化。

(3)软化果蔬组织，形成特有的质地，满足不同产品的生产需求，缩短后续烹饪时间。

(4)杀灭果蔬表面部分微生物，延长货架期。

传统的烫漂方式主要有热水和蒸汽烫漂，但是物料与高温热水直接接触导致营养物质损失严重，且易造成水资源的浪费和污染。相对热水烫漂，蒸汽烫漂能够减少水资源的浪费和污染，降低营养成分的损失，但是加热均匀性差导致莴笋产品品质较低仍然是亟需解决的问题。射频烫漂是射频(3KHz-300MHz 的电磁波)引起被加热物料带电离子的振荡迁移和偶极子旋转而将电能转化为热能，使物料从内到外同时快速升温，从而钝化氧化酶。相对于传统烫漂方法，射频烫漂是一种非接触加热方式，有效避免了物料局部或表面由于温度过高出现焦化的现象，减少了营养物质由于溶于传热液体介质造成的损失。但是研究表明射频烫漂仍然存在加热均匀性较差的缺陷。在射频烫漂过程中，由于电磁场在物料中的偏转，导致热点在物料内部，冷点在物料的边缘。与之相反，蒸汽烫漂过程中，热量在物料中由外向内传递，物料表面温度高于中心温度。因此，利用蒸汽辅助射频烫漂可以弥补射频烫漂的缺陷，提高加热均匀性，且能够缩短灭酶时间，提升烫漂效率。

经检索与本专利密切相关的专利有2个，具体分析如下：

现有技术中公开的滚筒式连续蒸汽烫漂机，该烫漂机螺旋板的旋转作用可以使物料在从进口移动到出料口的同时，对物料进行翻转，以实现均匀烫漂的效果。但加入螺旋板的加入易导致物料在前移过程中组织受损，导致营养物质大量流失。此外，该烫漂机并没有除去烫漂室内的冷空气，通入的蒸汽会发生冷凝放热，影响烫漂效果。

现有技术中还设计了一种真空-蒸汽脉动烫漂设备，采用抽真空的方法排出烫漂室内和物料内部的空气，减小了热阻，通入一定压力的蒸汽对物料进行烫漂。可以大幅度地提高烫漂效率，减小水资源的用量，减少烫漂成本。该方法采用单一的蒸汽加热的方式，仍然存在物料表面过热、内部温度上升速率慢的问题，对于体积大的物料该缺陷尤为明显。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种蒸汽辅助射频烫漂设备，解决现有技术中传统烫漂设备存在物料营养损失大、加热均匀性差、灭酶效率低、产品品质低、水资源浪费和污染严重等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种蒸汽辅助射频烫漂设备，所述的蒸汽辅助射频烫漂设备采用上述方法进行蒸汽辅助射频烫漂，包括蒸汽发生器和与蒸汽发生器连接的烫漂腔体，所述的蒸汽辅助射频烫漂设备还包括射频加热系统；

所述的射频加热系统包括一对电极板和与电极板连接的射频发生器，所述的烫漂腔体布置在一对电极板之间。

本实用新型还具有如下技术特征：

所述的蒸汽发生器和烫漂腔体之间通过蒸汽输送管道连接，所述的蒸汽输送管道上还安装有蒸汽发生器球阀、减压阀、蒸汽流量计、耐高温压力表和耐高温温度传感器。

所述的烫漂腔体总体呈变径柱状体形，包括一次同轴连通的第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述的第一腔体和第三腔体均为圆台形，第二腔体为圆柱体形，第一腔体和第三腔体直径较大的一侧与第二腔体连接。

所述的第一腔体与蒸汽输送管道相连通，第三腔体与循环冷却水系统连接。

所述的第二腔体上开设有进料口，所述的进料口用于将待烫漂物料置于烫漂腔体中。

所述的一对电极板包括平行布置的上电极板和下电极板，所述的烫漂腔体布置在上电极板和下电极板之间，并固定于上电极板和下电极板的几何中心；

上电极板和下电极板与射频发生器分别连接。

一种蒸汽辅助射频烫漂方法，该方法包括以下步骤：

首先将待烫漂物料进行射频加热，达到烫漂所需温度，然后向待烫漂物料通入蒸汽对待烫漂物料进行蒸汽烫漂。

所述的待烫漂物料为水果、蔬菜或者农副产品。

所述的烫漂所需温度为待烫漂物料中心温度50～80℃；

所述的蒸汽烫漂指标为：蒸汽流量在1.5～2.0kg/h，蒸汽温度为97～99℃，蒸汽烫漂时间0.5～2.5min。

一种蒸汽辅助射频烫漂设备的操作方法，该方法采用上述的设备实现，包括以下步骤：

步骤一：预热蒸汽发生器1，使蒸汽发生器1的绝对压力达到0.2～0.4MPa；

步骤二：打开射频加热系统，预热电极板，调节电极板间距至120mm；

步骤三：物料置于烫漂腔体8中，将荧光光纤测温仪11穿过进料口插入物料12几何中心；

步骤四：启动射频加热，直至物料12中心温度50～80℃；

步骤五：打开蒸汽发生器球阀2，调节减压阀3，使蒸汽发生器1的绝对压力维持在0.1～0.2MPa，蒸汽管道7中的蒸汽流量维持在1.5～2.0kg/h，蒸汽管道7压力为0MPa，蒸汽温度为97～99℃，向烫漂腔体8中通入蒸汽1～3min，在射频加热物料至目标温度时，立即向烫漂腔体8通入蒸汽对物料12进行蒸汽烫漂0.5～2.5min。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本实用新型的设备避免了物料和水直接接触，减少了可溶性营养成分的流失；减少了水资源的浪费和富营养化；联合射频加热，缩短了蒸汽烫漂灭酶的时间，避免了物料表面过热，提高了加热均匀性，提升了物料的品质特性。

(Ⅱ)实用新型通过射频干式加热和蒸汽湿热相结合，使物料在静态条件下均匀受热，不仅减少了营养物质的流失，也能快速的钝化酶。而且，射频预加热能够使物料和烫漂腔体内温度升高，减少了后续烫漂中蒸汽的冷凝。

(Ⅲ)本实用新型的结构简单，使用方便，可以极大的节约人力物力。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是单独射频加热(RF)和传统蒸汽烫漂(ST)莴笋块中心温度-时间及 POD相对活性-时间曲线(a)，射频加热至不同温度后莴笋POD残余活性随后续蒸汽加热时间的变化(b)图。

图3是单独射频加热(RF)、传统蒸汽烫漂(ST)和蒸汽辅助射频烫漂后莴笋块各层面温度分布图。

图4是单独射频加热(RF)、传统蒸汽烫漂(ST)和蒸汽辅助射频烫漂后莴笋块的维生素C保留率变化图。

图5是单独射频加热(RF)、传统蒸汽烫漂(ST)和蒸汽辅助射频烫漂后莴笋块的相对电解质渗漏率变化图。

附图中各个标号含义：

1-蒸汽发生器，2-烫漂腔体，

2-1-第一腔体，2-2-第二腔体，2-3-第三腔体，2-4-进料口；

3-射频加热系统；

3-1-电极板，3-2-射频发生器；

3-1-1-上电极板，3-1-2-下电极板；

4-蒸汽输送管道，5-蒸汽发生器球阀，6-减压阀，7-蒸汽流量计，8-耐高温压力表，9-耐高温温度传感器，10-循环冷却水系统，11-荧光光纤测温仪，12- 物料，13-计算机；

以下结合实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

本实用新型所用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型中的所有部件，如无特殊说明，全部采用现有技术中已知的部件。

实施例1：

遵从上述技术方案，如图1所示，一种蒸汽辅助射频烫漂设备，包括蒸汽发生器1和与蒸汽发生器1连接的烫漂腔体2，所述的蒸汽辅助射频烫漂设备还包括射频加热系统3；

所述的射频加热系统3包括一对电极板3-1和与电极板3-1连接的射频发生器3-2，所述的烫漂腔体2布置在一对电极板3-1之间。

作为本实施例的一种优选：

所述的蒸汽发生器1和烫漂腔体2之间通过蒸汽输送管道4连接，所述的蒸汽输送管道4上还安装有蒸汽发生器球阀5、减压阀6、蒸汽流量计7、耐高温压力表8和耐高温温度传感器9。

所述射频发生器3-2的额定功率为6kW，频率为27.12MHz；所述蒸汽发生器1的额定功率为12kW、额定蒸发量为17.2kg/h。所述烫漂腔体2为由尼龙材质制成的变径柱状体，柱状体侧面开有圆形进料口。烫漂过程中所述圆形进料口由尼龙材质盖子通过螺纹连接而封闭。所述荧光光纤测温仪11穿过进料口插入物料12几何中心，温度由计算机13实时显示。

作为本实施例的一种优选：

所述的烫漂腔体2总体呈变径柱状体形，包括一次同轴连通的第一腔体2-1、第二腔体2-2和第三腔体2-3，所述的第一腔体2-1和第三腔体2-3均为圆台形，第二腔体2-2为圆柱体形，第一腔体2-1和第三腔体2-3直径较大的一侧与第二腔体2-2连接。

作为本实施例的一种优选：

所述的第一腔体2-1与蒸汽输送管道4相连通，第三腔体2-3与循环冷却水系统10连接。

作为本实施例的一种优选：

所述的第二腔体2-2上开设有进料口2-4，所述的进料口2-4用于将待烫漂物料置于烫漂腔体2中。

作为本实施例的一种优选：

所述的一对电极板3-1包括平行布置的上电极板3-1-1和下电极板3-1-2，所述的烫漂腔体2布置在上电极板3-1-1和下电极板3-1-2之间，并固定于上电极板3-1-1和下电极板3-1-2的几何中心；

上电极板3-1-1和下电极板3-1-2与射频发生器3-2分别连接。

实施例2：

不同条件下蒸汽辅助射频烫漂莴笋对POD残余活性的影响

使用蒸汽辅助射频烫漂设备烫漂莴笋。用蒸汽辅助射频烫漂设备烫漂莴笋的方法如下：

a、预热蒸汽发生器，使蒸汽发生器的绝对压力达到0.2MPa；

b、打开射频加热系统，预热电极板，调节极板间距至120mm；

c、挑选大小和成熟度一致、无病虫害的新鲜莴笋，清洗、去皮、切成长宽高分别为70mm、25mm和15mm的块状(含水率95.7％)，并置于烫漂腔体中，荧光光纤测温仪穿过进料口插入莴笋块几何中心；

d、启动射频加热，直至莴笋块中心温度分别为50℃、65℃和80℃；

e、打开蒸汽发生器球阀，调节减压阀，使蒸汽发生器的绝对压力维持在0.1～0.2MPa，蒸汽管道中的蒸汽流量维持在1.5～2.0kg/h，蒸汽管道压力为0MPa，蒸汽温度为99℃，向烫漂腔体中通入蒸汽30、60、90、120、150、180s。

以单独射频烫漂和传统蒸汽烫漂作对照。单独射频烫漂莴笋块的方法如下： a、将切好的莴笋块置于蒸汽加热腔中，将荧光光纤测温仪插入莴笋块中心位置实时测温；b、将极板间距调节至120mm，启动射频加热，分别烫漂2、4、6、 8、10min。传统蒸汽烫漂烫漂莴笋块的方法如下：a、将切好的莴笋块(2.5×1.5×7cm)置于蒸汽加热腔中；b、启动蒸汽发生器，当蒸汽锅炉内压力达到0.2MPa，打开蒸汽发生器球阀，开始供汽，蒸汽流量、压力和温度分别由流量计、压力表和温度传感器监控，调节减压阀，控制蒸汽流量至1.5～2.0kg/h，压力为0MPa，温度为99℃。蒸汽分别烫漂30、60、90、120、150、180s。

新鲜莴笋块分别经射频预加热至50℃、65℃和80℃，再通入蒸汽分别烫漂 30s、60s、90s、120s、150s，不同组合条件下POD相对活性变化如图2所示。将POD相对活性降低至5％以下，射频加热终点温度为50℃、65℃和80℃条件下所需的后续蒸汽烫漂时间分别为150s、120s和60s；单独射频烫漂和传统蒸汽烫漂所需的处理时间分别约为660s和180s。这为控制不同方式下烫漂莴笋块所需灭酶时间提供了依据。

实施例3：

不同条件下蒸汽辅助射频烫漂莴笋对加热均匀性的影响

新鲜莴笋块分别经射频预加热至50℃联合蒸汽烫漂150s、射频预加热至65℃联合蒸汽烫漂120s和射频预加热至80℃联合蒸汽烫漂60s，以单独射频烫漂660s 和传统蒸汽烫漂180s为对照。对烫漂后的莴笋块红外热像仪照相，获取上表面、中间层和侧面的温度分布图，从停止加热到照相完毕用时不超过30s。每张红外热像图上采集1800～9800个温度数据点，计算每个面的平均温度和标准差，并绘制温度等高线图。采用加热均匀性指数(λ)来评估物料的加热均匀性。其定义式如式1。

式中：λ—加热均匀性指数，σ₀、σ—射频加热前后样品温度标准偏差，

T₀、T—加热前后样品的温度，℃。加热均匀性结果如表1和图3所示。由表1 可知，射频和蒸汽单独烫漂后莴笋块的加热均匀性指数均高于蒸汽辅助射频烫漂，说明单一烫漂方式处理后样品的均匀性较差。图3表明射频单独加热后中间层的温度比表面温度高；蒸汽单独烫漂后样品出现表面过热现象。在蒸汽辅助射频烫漂的处理中，莴笋块表面和中心层平均温度的差值减小，表面过热现象有所缓解，这是因为射频为莴笋块中心提供的热量和蒸汽为表层提供的热量达到较好的平衡。所有处理中，射频预加热至80℃联合蒸汽烫漂1min后莴笋块各层面的均匀性指数最低，说明该条件下莴笋块的温度分布最均匀。

实施例4：

不同条件下蒸汽辅助射频烫漂莴笋对莴笋理化特性的影响

新鲜莴笋块分别经射频预加热至50℃联合蒸汽烫漂150s、射频预加热至65℃联合蒸汽烫漂120s和射频预加热至80℃联合蒸汽烫漂60s，以单独射频烫漂660s 和传统蒸汽烫漂180s为对照。上述烫漂结束后迅速取出样品装入自封袋中，并置于冰水浴中冷却至室温用于莴笋块质构、颜色和维生素C含量以及相对电解质渗漏率测定。检测方法如下，检测结果见表2、3和图4、5。质构：通过压缩破坏试验测定射频加热前后莴笋块的质构变化。将莴笋块水平放置于测量台，选取3个等间距的测量位点，用P2探头进行5mm深的穿刺试验，测定3个位点处的硬度、脆度和咀嚼性；测试参数为：测试速度为2mm/s，压缩比为70％，负载量为500N，压缩距离为5mm。颜色：利用色度仪测定鲜切和射频处理后莴笋块表面颜色，颜色表示为L*，a*，b*值，每个样品正反面分别选取等距的3 个位点进行测定。总色差利用公式计算：

式中：L*、a*和b*表示经射频处理后样品的颜色；

和

表示未经处理鲜样的颜色。维生素C保留率：GB 14754-2010食品安全国家标准食品添加剂维生素C。相对电解质渗漏率：用软木塞从莴笋块对的中心位置截取一个圆柱形片(高10mm，直径20mm)，将其放入含有20mL等渗溶液(0.2mol/L甘露醇溶液)的离心管中，在25℃的摇床中震荡2h，使用电导率仪测定溶液的电导率；空白对照组：将同样大小的莴笋片放在-18℃的冰箱中冷冻、解冻两次，目的是使细胞完全破坏，电解质泄漏，然后测定其电导率，此电导率为总电导率。按照公式计算相对电解质渗漏率：

相对电解质渗漏率＝电导率/总电导率×100％

由表2可知，在蒸汽辅助射频烫漂条件为：射频预加热至65℃联合蒸汽烫漂120s和射频预加热至80℃联合蒸汽烫漂60s时，烫漂后样品的质构比单独射频烫漂和传统蒸汽烫漂后更佳。原因是随着射频预加热终点温度的升高，蒸汽烫漂灭酶所需时间进一步缩短，蒸汽对质构的软化作用减弱。所有处理中，射频加热至80℃联合蒸汽辅助烫漂60s后的莴笋的质构最佳，表明适宜的蒸汽辅助射频烫漂条件有助于维持果蔬的质构特性。由表3可知，蒸汽烫漂180s后莴笋块的ΔE值最大，说明单独蒸汽加热对莴笋块的颜色影响最显著，蒸汽烫漂 180s后、射频加热至50℃联合蒸汽烫漂150s以及射频加热至65℃联合蒸汽烫漂120s后的L*、a*、b*较接近。射频加热至80℃联合蒸汽辅助烫漂60s处理的莴笋块ΔE值显著小于其他处理(P<0.05)，说明缩短蒸汽烫漂时间有利于减轻烫漂引起的颜色劣变。图4表明传统蒸汽烫漂、射频加热至50℃联合蒸汽烫漂 150s以及射频加热至65℃联合蒸汽烫漂120s处理的维生素C含量没有显著差异(P<0.05)，略高于射频加热至80℃联合蒸汽烫漂60s，显著高于单独射频烫漂(P<0.05)。图5表明电解质渗漏率指的是一定时间内细胞渗出离子的数量，用于反映细胞膜的完整性和透过性。蒸汽辅助射频烫漂后莴笋块的相对电解质渗漏率小于蒸汽和射频单独烫漂处理，说明将蒸汽加热和射频加热相结合可以缓解细胞结构的破坏，有助于维持莴笋的感官和营养品质。所有处理中，射频预加热至80℃联合蒸汽烫漂60s后的相对电解质渗漏率显著低于其他处理 (P<0.05)，说明该条件下莴笋细胞受到的热损伤最小。

表2不同蒸汽辅助射频烫漂条件下莴笋块质构的变化

注：数据结果为：平均值±标准差；同一列中不同字母表示差异显著(P<0.05)；RF：射频； ST：蒸汽

表3不同蒸汽辅助射频烫漂条件下莴笋块烫漂前后颜色的变化

以上所述，仅是本实用新型的较优具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，不经创造性劳动想到的变化或替换，都涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种蒸汽辅助射频烫漂设备，包括蒸汽发生器(1)和与蒸汽发生器(1)连接的烫漂腔体(2)，其特征在于，所述的蒸汽辅助射频烫漂设备还包括射频加热系统(3)；

所述的射频加热系统(3)包括一对电极板(3-1)和与电极板(3-1)连接的射频发生器(3-2)，所述的烫漂腔体(2)布置在一对电极板(3-1)之间。

2.如权利要求1所述的蒸汽辅助射频烫漂设备，其特征在于，所述的蒸汽发生器(1)和烫漂腔体(2)之间通过蒸汽输送管道(4)连接，所述的蒸汽输送管道(4)上还安装有蒸汽发生器球阀(5)、减压阀(6)、蒸汽流量计(7)、耐高温压力表(8)和耐高温温度传感器(9)。

3.如权利要求2所述的蒸汽辅助射频烫漂设备，其特征在于，所述的烫漂腔体(2)总体呈变径柱状体形，包括一次同轴连通的第一腔体(2-1)、第二腔体(2-2)和第三腔体(2-3)，所述的第一腔体(2-1)和第三腔体(2-3)均为圆台形，第二腔体(2-2)为圆柱体形，第一腔体(2-1)和第三腔体(2-3)直径较大的一侧与第二腔体(2-2)连接。

4.如权利要求3所述的蒸汽辅助射频烫漂设备，其特征在于，所述的第一腔体(2-1)与蒸汽输送管道(4)相连通，第三腔体(2-3)与循环冷却水系统(10)连接。

5.如权利要求3所述的蒸汽辅助射频烫漂设备，其特征在于，所述的第二腔体(2-2)上开设有进料口(2-4)，所述的进料口(2-4)用于将待烫漂物料置于烫漂腔体(2)中。

6.如权利要求1所述的蒸汽辅助射频烫漂设备，其特征在于，所述的一对电极板(3-1)包括平行布置的上电极板(3-1-1)和下电极板(3-1-2)，所述的烫漂腔体(2)布置在上电极板(3-1-1)和下电极板(3-1-2)之间，并固定于上电极板(3-1-1)和下电极板(3-1-2)的几何中心；

上电极板(3-1-1)和下电极板(3-1-2)与射频发生器(3-2)分别连接。

Images