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无核白葡萄干燥动力学及防褐变机理研究

白竣文  
【摘要】:葡萄是一种重要的世界性水果,中国是世界上葡萄产量最多的国家。将新鲜葡萄干燥成葡萄干是葡萄最重要的加工方式之一。针对葡萄干燥加工中面临干燥时间长和褐变严重两大问题,本文将高温高湿气体射流冲击烫漂技术(HHAIB)用于葡萄干燥前处理,研究了烫漂处理对葡萄PPO酶活性、葡萄干燥动力学以及色泽的影响。本文研究了葡萄的真空脉动干燥特性,探究了在干燥过程中的传热传质过程以及干燥过程中的褐变影响因素和动力学。利用Webull分布函数模拟了葡萄干燥过程,分析了函数中各参数影响因素,阐述了其在葡萄干燥中的物理意义。 经过对葡萄中PPO酶活性的分析,高温高湿气体射流冲击的烫漂温度和气体湿含量均对葡萄的烫漂效果有显著影响。在110℃烫漂温度下,气体湿含量为40%RH,经过90s烫漂,葡萄中PPO酶活性可降低到10%左右。气体湿含量为40%RH,烫漂温度为90~120℃,0阶模型能够很好的模拟葡萄中PPO酶的失活动力学。烫漂过程中葡萄中PPO酶的失活活化能为17.34kJ/mol。 烫漂时间和烫漂温度均对葡萄的干燥速率有显著的影响,但烫漂时间对于干燥速率的影响大于烫漂温度的影响;葡萄的干燥速率曲线没有出现恒速干燥阶段,属于降速干燥的特点。在不同的烫漂时间及温度下,干燥温度恒定于65℃,葡萄干燥的水分有效扩散系数在1.08×10-10和1.65×10-10m2/s之间。葡萄经过110℃烫漂90s后,其干燥活化能为56.39kJ/mol。通过对葡萄干的色泽分析,烫漂温度110℃,烫漂时间90s,干燥温度55-60℃,干燥后葡萄色泽为黄绿色至绿色。 无核白葡萄的真空脉动干燥特性研究表明:常压保持时间和真空保持时间均对葡萄的干燥时间有显著的影响,较优脉动参数是常压保持时间4min,真空保持时间15min。葡萄的真空脉动干燥速率曲线随着干燥的进行先增加而后逐渐降低,有些参数下还出现了恒速干燥阶段。真空脉动干燥过程中,葡萄内部温度随着干燥室内的压力变化呈现出“脉动式”高低交替变化,并由此推断出葡萄在真空脉动干燥过程中的传热传质过程。 葡萄在干燥过程中褐变指数随着干燥的进行逐渐升高。利用0阶模型、一阶模型和一阶分数模型描述葡萄的褐变动力学,建立了葡萄在干燥过程中的褐变动力学模型。利用阿伦尼乌斯公式,得到葡萄在真空脉动干燥过程中褐变活化能为66.40kJ/mol。 Weibull分布函数能够很好的模拟葡萄经不同预处理和干燥方式下的干燥曲线。尺度参数α与干燥温度有关,在同一种干燥方式下,尺度参数a值随着干燥温度的升高而降低;尺度参数a还与物料组织状态相关。形状参数β主要与干燥方式和物料状态有关,在同样干燥方式下,干燥温度对形状参数β的影响很小。由尺度参数α计算出葡萄在干燥过程中的估算的水分有效扩散系数Dcal在0.2982×10-9m2/s-2.7700×10-9m2/s之间,根据阿伦尼乌斯公式计算出葡萄气体射流冲击干燥和真空脉动干燥下的干燥活化能分别为72.87和61.43kJ/mol。


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