噴霧干燥在饅頭干燥中的應(yīng)用

噴霧干燥在饅頭干燥中的應(yīng)用

0微波干燥的研究微波干燥具有速度快、效率高、加熱均勻、污染小、食用壽命成分等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展迅速。在國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于食品、稻谷和果蔬等微波干燥的研究報(bào)道,有些已得到成功應(yīng)用,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,但關(guān)于芋頭的微波干燥特性尚未報(bào)道。因此,本文對(duì)芋頭微波干燥失水特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,探討其干燥規(guī)律。1試驗(yàn)材料和方法1.1酶處理試驗(yàn)1)試驗(yàn)用芋頭購(gòu)于青島城陽(yáng)蔬菜市場(chǎng),挑選新鮮和飽滿(mǎn)的芋頭作為試驗(yàn)材料。2)物料初始含水率的按GB5497-85兩次烘干測(cè)定法測(cè)定。在試驗(yàn)材料中,隨機(jī)抽取3個(gè)樣本測(cè)定含水率,取其平均值,得到試驗(yàn)樣品平均初始含水率為89%(濕基)。3)對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行清洗、去皮、切片和瀝水處理,去皮時(shí)要干凈并剛好去掉皮露出乳白色果肉為宜。根據(jù)試驗(yàn)需要,采用手工橫切和縱切,切成大小均勻的薄片,厚度分別為2,4,6mm。1.2數(shù)字溫度z美的MM721AAU-PW微波爐(頻率為2450MHz±50MHz,輸入輸出功率為1150W/700W);1ACS-A型電子天平(量程15kg;精度1g);TM-902C數(shù)字溫度計(jì)(精度0.1℃);計(jì)時(shí)器;不銹剛刀片。1.3測(cè)試方法試驗(yàn)原理圖如圖1所示。1.3.1試驗(yàn)指標(biāo)和測(cè)量方法的規(guī)定1.3.1.微波質(zhì)量比功率微波爐輸出功率與被干燥物料質(zhì)量的比稱(chēng)為微波質(zhì)量比功率,其計(jì)算公式為Pm=P/m0(1)式中P—微波輸出功率;m0—被干燥物料初始質(zhì)量。1.3.1.含水率濕基不同時(shí)刻芋頭片含水率的測(cè)定:在物料干燥過(guò)程中,定時(shí)讀取電子天平示數(shù),算出含水率(濕基)。wt=mt?mgm0×100%(2)wt=mt-mgm0×100%(2)式中wt—t時(shí)刻物料的含水率(%);mt—t時(shí)刻濕物料質(zhì)量(g);mg—絕干物料的質(zhì)量(g)。1.3.2.u—3失水速率失水速率u=△m△t×m0(3)u=△m△t×m0(3)式中u—失水速率(kg/kg·min);t—相鄰兩次記錄的時(shí)間差(min);m—被干燥物料初始質(zhì)量(g);m—相鄰兩次記錄的物料的質(zhì)量差(g)。2微波條件對(duì)饅頭的制備工藝將芋頭片干燥試驗(yàn)的影響因素取為微波質(zhì)量比功率、芋頭片厚度和芋頭片形狀(橫切片或縱切片),來(lái)分析芋頭片干燥失水特性,進(jìn)行以下試驗(yàn)安排。每次試驗(yàn)時(shí),將處理后的樣品200g按照試驗(yàn)方案(表1所示)均勻擺放在微波爐轉(zhuǎn)盤(pán)上(芋頭片之間不能有相互覆蓋或接觸);當(dāng)芋頭片含水率≤11%(濕基)時(shí),停止干燥;然后,進(jìn)行下一組試驗(yàn),以此類(lèi)推,直至試驗(yàn)全部完成。每組試驗(yàn)重復(fù)3次,取試驗(yàn)的平均值作為最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)。記錄試驗(yàn)結(jié)果并繪制出相應(yīng)的失水特性曲線,研究分析失水規(guī)律。2.1微波功率對(duì)干燥曲線的影響不同微波質(zhì)量比功率下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。不同微波質(zhì)量比功率下物料的干燥特性曲線如圖2所示。由圖2可知:芋頭的干燥曲線具有典型干燥曲線的普遍特性。隨著微波功率的升高,干燥曲線的斜率增大,形狀愈來(lái)愈陡峭,表明在初始含水量相同的情況下,隨著微波功率的上升,失水速率增大,干燥時(shí)間縮短。不同微波質(zhì)量比功率下試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)微波質(zhì)量比功率低于1.9W/g時(shí),芋頭的微波干燥過(guò)程明顯由預(yù)熱、恒速和降速3個(gè)階段構(gòu)成;當(dāng)微波波質(zhì)量比功率高于1.9W/g時(shí),芋頭的恒速干燥期非常短,大量的水分在預(yù)熱階段被迅速脫去;當(dāng)達(dá)到最大失水速率后,物料含水量己不能保持最大失水速率,因此在高微波質(zhì)量比功率干燥時(shí),芋頭的恒速干燥階段不存在。2.1.1加快步驟此階段芋頭被加熱升溫。由于芋頭含水率高,自由水分含量較大,其表面自由水分很容易被蒸發(fā),所以是一個(gè)加速過(guò)程,但持續(xù)時(shí)間很短。2.1.2由表面汽化至表面汽化的速率芋頭表面維持潤(rùn)濕狀態(tài),芋頭溫度恒定,芋頭中水分先由芋頭內(nèi)部遷移至表面,然后再?gòu)谋砻嫫娇諝庵小Ｋ钟捎箢^內(nèi)部遷移至表面的速率大于或等于水分從表面汽化的速率。恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于芋頭表面水分的汽化速率,傳熱的熱量全部用來(lái)蒸發(fā)芋頭表面的水分。2.1.3汽化速率的變化隨著干燥過(guò)程的進(jìn)行,芋頭內(nèi)部水分遷移到表面的速率已經(jīng)小于表面水分的汽化速率。水分的汽化面逐漸向芋頭片內(nèi)部移動(dòng),內(nèi)部的熱、質(zhì)傳遞途徑加長(zhǎng),阻力加大,造成干燥速率下降。2.2超聲厚度對(duì)蒸發(fā)過(guò)程的影響不同芋頭片厚度條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。不同厚度條件下物料干燥特性曲線如圖4所示。由圖4可知,隨著切片厚度的增加,失水速率明顯降低,干燥到11%(濕基)含水量所需的時(shí)間按切片厚度2,4,6mm分別為13,16,21min。不同厚度條件下物料失水速率隨干燥時(shí)間的變化曲線如圖5所示。由圖5可以看出:厚度愈小,所能達(dá)到的最大失水速率愈高。在本試驗(yàn)條件下,2,4,6mm厚度的物料最大失水速率分別為0.094,0.084,0.066kg/kg·min。切片厚度對(duì)干燥過(guò)程的影響也比較明顯,厚度愈小,恒速段愈短。在本試驗(yàn)條件下,2mm厚的物料恒速段在2-3min范圍內(nèi);4mm厚的物料恒速段在2-5min之間;而6mm厚的物料在干燥8min后速率才有明顯下降。分析上述試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因,一方面是由于切片厚度越小,相同質(zhì)量物料所具有的總表面積越大,因而加熱時(shí)蒸發(fā)速率就越快;另一方面,隨著切片厚度的增大,內(nèi)部的水分向表面擴(kuò)散遷移需要一個(gè)過(guò)程,從而增加了干燥時(shí)間,降低了干燥速率。此外,切片厚度越小,微波能在滲透過(guò)程中衰減程度就減小,物料中心部位接受的微波能越多,得到更迅速的加熱,因此干燥速率大大加快。2.3物料失水速率隨干燥時(shí)間的變化不同切片形狀下的試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。不同形狀物料的微波干燥曲線如圖6所示。由圖6可知:干燥到相同含水率11%(濕基)所需的時(shí)間,橫切片狀小于縱切片狀,分別為15和18min,其原因在于:橫切片使得樣品中水分的擴(kuò)散路程變短,有利于干燥中產(chǎn)生的水蒸汽逸出和提高已干燥部分的傳熱系數(shù)。不同厚度條件下物料失水速率隨干燥時(shí)間變化曲線如圖7所示。由圖7可知,干燥時(shí)間愈短,所能達(dá)到的最大失水速率愈高。在本試驗(yàn)條件下,橫切片狀物料的最大失水速率為0.094kg/kg·min,而縱切片的為0.078kg/kg·min,但是兩種形狀物料的恒速段持續(xù)時(shí)間相當(dāng)。由以上分析可知,在進(jìn)行芋頭的微波干燥時(shí),為降低干燥成本,減少能耗,在物料切制成片時(shí),應(yīng)垂直于物料的纖維方向切斷,即橫切。3微波質(zhì)量比功率對(duì)饅頭性能的影響1)芋頭微波干燥過(guò)程大致可分為預(yù)熱干燥、恒速干燥和降速干燥3個(gè)階段。當(dāng)微波功質(zhì)量比率較高時(shí),大量的水分在預(yù)熱階段被迅速脫去;當(dāng)物料達(dá)到最大失水速率后,物料含水量已不能使物料保持最大失水速率。因此,在高微波質(zhì)量比功率干燥時(shí),芋頭的恒速