典型蔬菜制品高效微波冷冻干燥的工艺与机理研究

【摘要】：真空冷冻干燥(FD)是获得优质脱水产品的最好方法,但是由于常规加热的冷冻干燥过程传热传质速率较低,干燥时间长,能耗大,因而限制了它的进一步推广。在冷冻干燥中采用微波作为替代热源,则称为微波冷冻干燥(MFD)。微波加热能够实现被干燥物料内部的容积加热,可提高冷冻干燥速率,从而缩短干燥时间,降低能耗,已在一定程度上显示其优越性。但微波冻干用于高水分含量食品原料脱水时由于冰和水介电特性的巨大差异会导致干燥速率提高不明显、品质较难控制。本论文以蔬菜汤料和马铃薯为试验原料,采用理论结合试验研究的方法,提出基于改善物料介电特性的高效微波冻干方法,在保证产品品质稳定的前提下,以解决目前高水分蔬菜冻干普遍存在的干燥时间长,能耗大,成本高的问题。 首先,研究了蔬菜汤料的微波冷冻干燥特性和工艺,并考察其干燥后的品质特性,得出了微波功率、物料厚度、装料量和物料温度上限等参数对蔬菜汤料MFD过程和产品品质的影响规律；并以干燥时间、能耗和感官品质为评价指标,通过响应面分析法确定了蔬菜汤料微波冷冻干燥的最佳工艺条件为：微波强度1.0-1.4 W/g,物料厚度20mm,物料温度上限控制在52-58℃。 其次,针对化学成分可能影响物料的介电特性,从而影响物料冻结后的微波吸收能力和干燥速率,研究了常用于汤料中的几种食品调味配料(食盐、蔗糖和味精)的含量变化对蔬菜汤料介电特性和MFD过程的影响规律。发现食品配料成分对冻结和未冻结的蔬菜汤料的介电特性有显著影响,冻结后蔬菜汤料的介电损耗因子随加入食盐、蔗糖和味精的浓度增大而增加,其中食盐的影响最大。食盐、蔗糖、味精的添加均可提高MFD速率,缩短干燥时间,其中食盐对干燥速率的影响最大。利用响应面分析法优化了三种调味配料的最佳添加量范围为食盐3.2-5.3%,蔗糖2-6.8%,味精含量在4.5%以下时,对干燥时间和感官品质影响不大,可根据配方需要添加。并讨论了食盐、蔗糖和味精影响物料介电特性的机理,得出冻结的蔬菜汤料介电常数和介电损耗因子提高主要是由于调味料的添加使汤料中未冻结水分增多的结论。 再次,对具有不同介电特性的蔬菜汤料的FD与MFD过程进行了比较研究。发现蔬菜汤料的MFD速率显著大于FD速率,调味料的添加使蔬菜汤料在低温下的介电常数和介电损耗因子显著增大,微波吸收能力增强,从而使其MFD速率进一步提高；而调味料的添加并不能提高蔬菜汤料的FD速率。能耗和产品品质比较表明,合理添调味成分改善蔬菜汤料的介电特性,可使其在保证产品品质的前提下提高MFD速率,缩短干燥时间,减少能耗,与无调味料的蔬菜汤料MFD及普通FD相比具有明显优势,是一种有潜能的干燥方法。 还研究了渗透脱水对马铃薯片MFD特性和色泽、质构和复水比等品质属性的影响。结果表明,部分渗透脱水预处理可有效提高微波冷冻干燥速率,但过度的渗透处理对产品的品质有不利影响。与未处理样品相比,5%食盐或30%蔗糖溶液渗透预处理后的马铃薯片具有较短的MFD时间和较好的产品品质。 最后研究了漂烫和未漂烫的马铃薯片在MFD和FD过程中的微观结构变化,并对产品的维生素C含量,淀粉含量、色泽、质构和复水能力等品质特性进行了评价。结果表明,在MFD和FD过程中,漂烫和未漂烫的马铃薯片的微观结构变化都主要发生在冻结和升华干燥阶段,在解吸干燥阶段细胞结构没有发生明显变化。发现漂烫后的马铃薯片更易受到冻结过程的破坏。MFD产品与FD产品具有相似的品质。

【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TS255.3