枸杞真空脉动干燥特性及干燥品质的研究

发布时间：2019-05-31 02:11

【摘要】：干燥是枸杞加工的关键环节,针对枸杞干燥加工中存在的干燥时间长、品质劣变严重,单一干燥阶段无法满足物料阶段性变化的问题,本研究将基于电热板接触式传热的真空脉动干燥技术(Electronic panel contact heating assisted pulsed vacuum drying,EPC-PVD)和基于远红外辐射加热的真空脉动干燥技术(Far-infrared radiation heating assisted pulsed vacuum drying,FIR-PVD)应用于枸杞的干燥加工。主要研究了真空保持时间(10、15和20 min),常压保持时间(2、4和6 min)和干燥温度(60、65和70 ℃)对枸杞的真空脉动干燥特性的影响,对枸杞干后色泽、挥发性成分、复水特性、微观组织结构、总黄酮含量、总抗氧化能力进行了检测和分析,并以最优恒温恒脉动周期工艺(65 ℃,15:2)为基础,进行了不同方式的阶段控制试验(变温恒脉动周期、恒温变脉动周期及变温变脉动周期),并研究了不同阶段控制下的干燥特性及品质特性,为阶段控制干燥提供理论依据。通过对枸杞真空脉动干燥特性的研究表明,真空保持时间、常压保持时间和干燥温度均对干燥时间有显著影响。最优的FIR-PVD干燥参数为真空保持时间15 min,常压保持时间2 min。枸杞在相同干燥条件下,采用FIR-PVD所需干燥时间相比于EPC-PVD减少了 17%－19%。利用Weibull模型计算出枸杞在FIR-PVD和EPC-PVD干制过程中水分有效扩散系数分别在3.72×10-100～7.31×10-10m2/s(FIR-PVD)和 3.34×10-10～6.88×10-10m2/s(EPC-PVD)之间,并根据阿伦尼乌斯公式计算出FIR-PVD和EPC-PVD枸杞的干燥活化能分别为54.30和68.59 kJ/mol。FIR-PVD和EPC-PVD过程中,枸杞内部温度随着干燥室内的压力变化呈现出"脉动式"高低交替的规律性变化的特点,由于EPC加热具有的点接触传热和多步传热特点,以及FIR加热能量直接被物料内部快速高效利用的特点,因此FIR加热更适合被应用于枸杞PVD加工中。通过卡方检验值(χ2)、残差平方和(RSS)及平方确定系数(R2)评价和分析了八种描述农产品薄层干燥的模型与试验数据拟合程度,研究发现Weibull模型和Wang and Singh模型与试验数据拟合较好,并进行了模型参数与和真空保持时间、常压保持时间和干燥温度的回归分析,建立了枸杞真空脉动干燥模型。通过比较不同FIR-PVD和EPC-PVD干燥工艺对枸杞干燥品质的影响,结果表明所有枸杞样品,在室温下(24.7～25.6 ℃)的水分活度在0.312～0.351,达到了安全水分活度的要求。与EPC-PVD加工的枸杞样品相比,FIR-PVD加工的枸杞样品与新鲜样品在L*值(明亮度)、a*(红/绿值)和b*(黄/蓝值)值上更为接近,同时FIR-PVD样品具有较大的C(Chroma,色度)值、h°值和较小的△E(色差)值,表明FIR-PVD加工枸杞相对于EPC-PVD加工枸杞色泽更为饱满鲜艳,与新鲜枸杞色差更小。FIR-PVD干制的枸杞样品含有更多的醛类、酯类、酚类和杂环类挥发性成分,而EPC-PVD干制的枸杞样品含有更多的醇类、酮类和酸类挥发性成分。FIR-PVD与EPC-PVD干制的枸杞样品复水性能差异不显著。FIR-PVD制干的枸杞相比于EPC-PVD制干的枸杞,其内外表面的微孔道及裂纹结构更多,更有利于干燥过程中枸杞内水分的逸散。FIR-PVD和EPC-PVD在干燥温度为60 ℃,脉动周期不变的情况下,枸杞样品的总黄酮类物质含量没有显著差异,然而在干燥温度升高至65和70℃,FIR-PVD干制枸杞中的总黄酮含量显著高于同等干燥条件下的EPC-PVD加工枸杞。FIR-PVD和EPC-PVD对枸杞中槲皮素含量和芦丁含量的影响与总黄酮量的影响基本相同。相比于EPC-PVD干制方式,FIR-PVD加工枸杞样的总抗氧化性更强。与恒温恒脉动周期工艺相比,三种阶段控制工艺(变温恒脉动周期工艺、恒温变脉动周期工艺和变文变脉动周期工艺)能够减少干燥时间8.3%～15.9%,提高电能使用率,保证干燥品质,与恒温恒脉动干燥所得样品相比,三种阶段控制工艺的枸杞样品色泽指标无明显差异,复水特性增强,总黄酮含量有一定的增加。
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【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS255.3

【参考文献】