莲子微波干燥特性及干燥工艺的研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 34次 | 上传用户:Wangqiling1116
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莲子(Nelumbo nucifera Gaertn),为睡莲科植物莲的成熟去芯种子,具有丰富的营养价值和特殊的滋补和疗效作用。干莲作为传统的莲子制品,一直受到国内外消费者的青睐。本项目将微波技术应用于莲子干燥,深入研究莲子的微波干燥特性及干燥中莲子主要品质的变化规律,建立莲子微波干燥动力学模型及品质动力学模型,并研究了不同干燥工艺对莲子品质特性的影响,确定了莲子的微波一热风联合干燥工艺及其最佳工艺条件,为实现莲子微波干燥的产业化应用提供了重要的理论依据。1.通过对莲子微波干燥特性的系统研究,获得莲子在微波干燥过程中的水分和温度变化规律:莲子微波干燥过程分为加速、恒速和降速干燥三个阶段,干燥过程中微波功率越高,装载量越小,单位质量发射功率越大,莲子降水速率越快,水分去除越彻底,干燥时间也越短;莲子中心温度、表面温度和环境温度的变化也分为预热、稳定和上升三个阶段,分别与失水三阶段相对应,干燥时单位质量发射功率越大,中心温度、表面温度上升越快,且中心温度始终高于表面温度和环境温度。2.根据莲子微波干燥特性,建立莲子微波干燥动力学模型,其模型满足Page方程MR=e-rtN,其中r=e-49.038+44.767P-10.077P2,N=1.051+0.456P-0.202P2;经试验证明,用模型求得的水分比,其预测值与试验值基本相符,该模型可较好地描述莲子微波干燥过程中水分的变化情况。3.研究了在微波干燥过程中,莲子多酚氧化酶(PPO)活性、抗性淀粉(RS)含量和色泽(亮度L、红色度a、黄色度b、色泽角Ho、饱和度C)的变化规律:微波对PPO活性具有较强的钝化作用,微波功率越高,加热时间越长,效果越好,但功率过高或时间过长,易导致莲子局部过热而焦化;较低功率的加热,有利于RS的形成,高功率或长时间加热会导致RS的含量下降;当加热时间一定时,随着微波功率的提高,莲子的色泽参数L值和b值下降,a值、Ho和C的变化趋势不明显;当微波功率一定时,随着加热时间的延长,莲子的L值和Ho下降,a值升高,b值和C先升高后下降,呈抛物线状变化。4.根据莲子各色泽参数的变化规律,建立了相应的色泽动力学模型,其中饱和度(C)是描述莲子微波干燥期间色泽动力学变化的最佳指标,其动力学模型为C=-0.019W+2.308t-0.154t2+0.003t3+29.285,R2=0.964,显著性水平P(=0.000)<0.01,饱和度比其它色泽参数更能真实准确地反映出莲子色泽的变化动态。5.采用了微波—热风联合干燥工艺对莲子进行干燥,以前期微波功率、装载量、转换水分含量和后期热风干燥温度为因素,以复水率、RS含量和色泽角(Ho)为指标,进行四因素三指标的等水平均匀试验,结果表明:四因素对各指标影响的主次顺序各不相同,其中微波功率对各指标的影响最显著;经多元线性回归及统计检验,各指标的回归方程均极显著。采用评价函数法进行综合优化,得到莲子微波—热风联合干燥的最佳工艺条件为:前期微波功率539W,装载量200g,转换水分30%,后期热风温度70℃。6.系统研究了自然干燥、热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥和微波—热风联合干燥等6种不同干燥工艺对莲子收缩率、复水性、RS含量、色泽(亮度L、红色度a、黄色度b、色泽角Ho、饱和度C)和组织结构的影响,结果表明:不同干燥工艺对莲子收缩率的影响不同,按体积的收缩程度可排列为冷冻干燥<微波干燥<微波—热风联合干燥<热风干燥<自然干燥<真空干燥;冷冻干燥的莲子复水率最高,复水性能最好,其次为微波—热风联合干燥,自然干燥、热风干燥、真空干燥和微波干燥的莲子复水率较低;自然干燥、热风干燥、真空干燥和冷冻干燥莲子的RS含量较高,微波—热风联合干燥和微波干燥的RS含量低,提示微波加热能够大大降低莲子中的RS含量;6种干燥工艺加工的莲子色泽以微波—热风联合干燥最佳,最接近于莲子的原始色泽参数值,其次为微波干燥和真空干燥,自然干燥、热风干燥、冷冻干燥莲子的色泽均较差;自然干燥、热风干燥、真空干燥和冷冻干燥莲子的组织结构均发生了明显的变形和皱缩,细胞壁结构受到不同程度破坏,部分淀粉颗粒裸露在细胞壁外;而微波干燥和微波—热风干燥则能够较好地保持莲子的原始组织结构。综合6种不同干燥工艺对莲子品质指标的影响研究结果,表明:微波—热风联合干燥是莲子的最佳干燥工艺。
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