梨片超声-远红外辐射干燥及品质特性研究

发布时间：2020-06-06 12:55

【摘要】：梨是蔷薇科梨属植物,含有丰富的营养成分,具有生津润燥、清热降火、止咳化痰等功效。梨除了鲜用之外,将其干制成梨片进行销售,这不仅能保证梨的食用价值,也拓宽了梨的消费市场。直触式超声干燥能够促进物料的传质效果,远红外辐射干燥能够提高物料的传热效果,将直触式超声技术与远红外辐射技术相结合,理论上既能提高物料的传热效果,又能促进物料的传质效果,使物料的干燥速率和产品品质得到提高。本研究将2种干燥技术相结合,以梨片为试材,研究了超声联合远红外辐射干燥梨片的干燥特性与品质特性,研究成果以期为超声联合远红外辐射干燥技术的理论研究及实际应用提供参考。研究主要内容如下:1.以梨片为试材,探讨超声对常规热风干燥过程的强化效应。结果表明:热风干燥梨片过程中施加超声有利于加快干燥进程,且超声功率越高,脱水速率越快、干燥时间越短,当超声功率为48 W时,干燥时间可缩短50%以上。利用扫描电镜观察不同干燥条件下梨片的微观结构,结果表明,超声功率越高,越有利于在梨片表面形成更疏松的组织结构,微细孔道越大、越多。梨片内部流动性最大的自由水在干燥过程中峰面积呈下降趋势且最先被完全脱除,超声功率越大,自由水被完全脱除的时间就越短。结合水及不易流动水的峰面积整体呈现先上升后下降的趋势,超声功率越大,对不易流动水及结合水的影响越显著。当温度为35℃,超声功率从0 W提升至48 W时,梨片的总酚含量增加了32.97%;总黄酮含量增加了21.06%;复水率增加了21.61%。但当温度为55℃,超声功率从0 W提升至48 W时,总酚含量减少了30.25%;总黄酮含量减少了8.66%;复水率增加了16.34%。表明低温下施加超声有利于提高梨片的品质特性,且总酚含量、总黄酮含量、复水率随超声功率的增加而增大,但温度过高则不利于产品的品质。2.研究超声联合远红外辐射干燥梨片的干燥特性及水分迁移规律。结果表明:超声联合远红外辐射干燥梨片过程中,超声功率和远红外辐射温度均对干燥特性影响显著(P0.05),提高超声功率和远红外辐射温度能够显著缩短梨片干燥时间并加快干燥速率,其平均干燥速率增幅为25.81%~62.24%。利用BP神经网络对干燥过程中含水率变化进行训练和预测,所建立的数学模型能够实现较高的预测精度,决定系数R~2为0.9992。超声功率和远红外辐射温度越高,梨片纵切面的组织结构更加疏松,孔道直径越大。利用低场核磁共振技术表明,提高超声功率和远红外辐射温度,梨片T_2反演图谱信号幅值减少越快,自由水被完全脱除的时间显著缩短。不易流动水和结合水在干燥前期呈现上升的趋势,且随超声功率和远红外辐射温度的增大而增加的越多,两种水分状态在自由水被完全脱除后呈现下降的趋势,且随超声功率和远红外辐射温度的增大而脱除的时间越短。通过MRI图像的H~+质子密度图可形象直观地表征梨片干燥过程的水分分布变化规律,在干燥过程中,超声功率和远红外辐射温度越大,其红度值和含水区域减小得越快。3.研究超声联合远红外辐射干燥梨片的品质特性,并进行参数优化。结果表明:远红外辐射温度较低时,提高超声功率有利于提高梨片的品质特性。过高的远红外辐射温度和过大的超声功率联合干燥则有损于梨片的品质。相同超声功率下,梨片的总酚、总黄酮、总糖含量及复水率随远红外辐射温度的升高呈现先上升后下降的趋势,色差?E值呈现先下降后上升的趋势,Vc含量、硬度随远红外辐射温度的升高呈现逐渐下降的趋势。利用AHP法和加权综合评分法对超声联合远红外辐射干燥梨片参数进行优化,得到的最优干燥参数为:远红外辐射温度为220℃、超声功率24 W。此时总酚、总黄酮、Vc、总糖含量分别为459.06mg/100 g、231.36 mg/100 g、34.86 mg/100 g、553.55 mg/100 g,复水率为3.34,色差?E值、硬度分别为11.62、653.44 g。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS255.3

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