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冷凍干燥設備整體方案供應商
隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和居民生活水平的提高，人們對食品的要求也越來(lái)越高，對新鮮和有營(yíng)養的食品需求也越來(lái)越大。然而，人們有時(shí)會(huì )遇到食物因為保存不當而導致浪費的情況，這不僅浪費了食物，而且還增加了環(huán)境污染。而冷凍干燥技術(shù)的出現，為解決這一問(wèn)題提供了可行性技術(shù)。
食品凍干機作為重要的干燥設備之一，被廣泛應用于食品工業(yè)、藥品工業(yè)、化妝品工業(yè)及生物技術(shù)工業(yè)。它可以通過(guò)減少水分含量延長(cháng)食品的保存期限，并保持物質(zhì)的形態(tài)、結構和營(yíng)養素，從而使食品保持原有的品質(zhì)和營(yíng)養?！ ?/span>
隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)升級的加快，干燥技術(shù)也有了較大的發(fā)展進(jìn)步，并逐漸在產(chǎn)品質(zhì)量和成品形成的速率等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。未來(lái)食品的干燥方式是向能耗污染較低、資源循環(huán)利用的方向發(fā)展。
目前保質(zhì)干燥技術(shù)如熱泵干燥、冷凍干燥等，有的干燥效率低，投資成本較高，有的能耗較高，工業(yè)化應用不夠普及。而熱風(fēng)干燥具有操作流程簡(jiǎn)便、投資成本低等優(yōu)點(diǎn)，且過(guò)熱蒸汽干燥作為一個(gè)節能環(huán)?？苫厥盏母稍锓绞?，在食品領(lǐng)域中已經(jīng)有越來(lái)越多的應用，獲得了市場(chǎng)的認可。
目前過(guò)熱蒸汽-熱風(fēng)聯(lián)合干燥技術(shù)應用于食品領(lǐng)域的研究較少、聯(lián)合干燥的發(fā)展是大勢所趨。
01、過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥機理
一、過(guò)熱蒸汽干燥機理
過(guò)熱蒸汽干燥是指把過(guò)熱蒸汽作為傳熱介質(zhì)，利用其攜帶的大量潛在熱量而去除水分的一種干燥技術(shù)[2］。其中過(guò)熱蒸汽(SHS) 指的是 100 ～ 400 ℃的高溫蒸汽，這是一種在沸點(diǎn)時(shí)從產(chǎn)品內部蒸發(fā)水分而沒(méi)有擴散阻力的干燥方法[3］。
過(guò)熱蒸汽干燥是指讓物料在過(guò)熱蒸汽中進(jìn)行干燥，使得物料內部的水分比較容易被蒸發(fā)。過(guò)熱蒸汽主要指在一定的壓力下，過(guò)熱蒸汽的溫度要求遠遠高于同一壓力下的飽和蒸汽溫度，吸收一定量的蒸餾水后轉化為飽和蒸汽。所以過(guò)熱蒸汽可被當作是一種能夠吸水的氣體，也可被當作干燥介質(zhì)來(lái)對濕的物料進(jìn)行熱、質(zhì)傳遞[4］。
當用過(guò)熱蒸汽干燥時(shí)，同一加熱壓力下的物料溫度與沸點(diǎn)的溫度相同，氣流和表面的溫差就是運輸熱量的主要驅動(dòng)力，熱氣流中僅僅包含了水蒸氣和空氣，因此水分的運動(dòng)主要取決于壓差產(chǎn)生的體 積 流，而不是依賴(lài)于蒸汽分壓差來(lái)產(chǎn)生的遷移[5］。
過(guò)熱蒸汽干燥系統示意圖如圖 1 所示。
圖 1 過(guò)熱蒸汽干燥系統示意圖
過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生后，于干燥室中干燥物料，其壓縮加熱后，可產(chǎn)生循環(huán)蒸汽進(jìn)行循環(huán)利用。230 ～ 250 ℃ 的尾氣經(jīng)回收系統可回收利用，其熱能可直接用于加熱等過(guò)程。過(guò)熱蒸汽經(jīng)冷凝后產(chǎn)生冷凝液，可從其中提取有價(jià)物質(zhì)。
過(guò)熱蒸汽干燥的傳質(zhì)與傳熱過(guò)程：
過(guò)熱蒸汽干燥的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程如圖 2 及圖 3所示[6］。
圖 2 過(guò)熱蒸汽干燥傳質(zhì)圖
圖 3 過(guò)熱蒸汽干燥傳熱圖
如圖 2 所示，P0 為主流區的壓力，P1 為層流內層氣化水分的蒸汽壓，P2 為緩沖層中的蒸汽壓力，P3為析出水蒸氣的壓力。過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)層流內層向空氣中擴散時(shí)，阻力是最大的，再經(jīng)過(guò)緩沖過(guò)渡層，最終達到空氣的湍流主體，阻力逐漸減小。所以 P1 和 P0間的壓差最大，P3 和 P0 之間的壓差最小，P2 處于 P1與 P3 之間。
如圖 3 所示，過(guò)熱蒸汽處理物料時(shí)，熱量Q 從外向內傳遞，與物料表面的水分子形成飽和氣膜，氣化水分和內部水分子向外擴散。
干燥中的傳質(zhì)是由于溫度梯度引起的熱能擴散。在干燥過(guò)程中，能量傳遞貫穿于物料的換熱過(guò)程，隨著(zhù)質(zhì)量的傳遞，物料中的焓值也會(huì )被帶走，所以傳熱傳質(zhì)并不是相對獨立的。
質(zhì)量的傳輸和微觀(guān)粒子的運動(dòng)與轉移有關(guān)，比如物質(zhì)分子、原子等。過(guò)熱蒸汽主要用于破壞結合水，克服水和蒸汽流動(dòng)的摩擦阻力，通過(guò)對流將熱量傳遞給物料，提高物料內外水分子的動(dòng)能[7］。
過(guò)熱蒸汽由于能吸水，水分在干燥時(shí)由物料內部向外部轉移，水分剛擴散出來(lái)就會(huì )被過(guò)熱蒸汽及時(shí)地吸收，傳質(zhì)是幾乎沒(méi)有阻力的。
二、熱風(fēng)干燥機理
熱風(fēng)干燥( HD) 是以熱風(fēng)為傳熱的介質(zhì)，進(jìn)行水的傳質(zhì)和物料間的傳熱，使物料內部的水分慢慢蒸發(fā)出來(lái)的過(guò)程[8］。此干燥方法是通過(guò)熱風(fēng)與食品接觸后，將熱量傳遞到食品表面，再由食品表面緩慢向內部擴散的一種干燥方法[9］。
熱風(fēng)干燥是利用介質(zhì)傳熱將能源轉化為熱媒，其形成的熱空氣與物料接觸將熱量傳給物料。物料內部水分轉移到外部，當物料達到一定的含水量時(shí)，水分遷移的過(guò)程就會(huì )趨于停止。
同時(shí)，受熱物料表面溫度高于物料中心，形成溫度梯度，阻礙水分從中心往表面轉移[10］，從而導致熱風(fēng)的干燥速率較慢，物料的表皮易硬化。
熱風(fēng)到達干燥室后，通過(guò)溫度控制系統將物料中的水分蒸發(fā)使其變成干制品。熱風(fēng)干燥系統的原理如圖 4 所示。
圖 4 熱風(fēng)干燥系統原理圖
熱風(fēng)干燥的傳質(zhì)與傳熱過(guò)程：
在物料進(jìn)行熱風(fēng)干燥的過(guò)程中，傳質(zhì)過(guò)程由內向外，水分從物料的內部蒸發(fā)出來(lái)，熱量跟隨熱風(fēng)從外向內傳遞。熱風(fēng)干燥傳熱傳質(zhì)過(guò)程如圖 5 所示。
圖 5 熱風(fēng)干燥傳熱傳質(zhì)示意圖
研究傳熱一方面是在干燥過(guò)程中提高傳熱效率，為減小設備尺寸、節省費用提供新的思路；一方面是為了提高保溫效果、減少能量損失。熱風(fēng)干燥在傳熱傳質(zhì)的過(guò)程中，熱量從外部向內部傳遞，水分從內部向外部蒸發(fā)。當水分還未全部轉移出來(lái)，物料的外殼就已經(jīng)風(fēng)干硬化，阻礙了內部水分的擴散。
02、干燥技術(shù)的應用
一、單一干燥工藝技術(shù)的應用
（一）過(guò)熱蒸汽干燥的應用
過(guò)熱蒸汽干燥技術(shù)已被應用于木材、紙張、污泥干燥等方面，并取得了一定的研究成果。隨著(zhù)干燥技術(shù)的不斷改進(jìn)創(chuàng )新，過(guò)熱蒸汽干燥作為一種節能環(huán)保安全的干燥技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應用也愈加廣泛( 表 1) 。
在過(guò)熱蒸汽干燥過(guò)程中，物料中的水分由內向外擴散至表面時(shí)，及時(shí)被過(guò)熱蒸汽吸收，傳質(zhì)幾乎沒(méi)有阻力。其適合需要滅菌和鈍化其酶活性的物料，如谷物類(lèi)食品、果蔬肉制品等的干燥，但由于其干燥溫度較高，不適合熱敏性物料。
表 1 過(guò)熱蒸汽干燥在不同食品種類(lèi)中的應用
過(guò)熱蒸汽技術(shù)在食品干制品品質(zhì)、干燥特性等方面均有較大優(yōu)勢，使用過(guò)熱蒸汽干燥食品，特別是低壓過(guò)熱蒸汽在保證成品質(zhì)量的同時(shí)，可降低酶的活性和氧化損失，與其他的干燥工藝相比更具優(yōu)勢[16］。
（二）熱風(fēng)干燥的應用
在食品加工領(lǐng)域，90% 的果蔬干制品都是由熱風(fēng)干燥獲得。除了傳統的糧油作物、果蔬類(lèi)等食品的干燥，熱風(fēng)干燥在其他食品中的應用范圍也越來(lái)越廣( 表2) ，如食用牡丹、猴頭菇、八角等。但由于受熱不均勻等不足可能引發(fā)物料褐變、葉綠素降解等質(zhì)量問(wèn)題，再加上能耗較大，干燥速率低等不足之處，傳統熱風(fēng)干燥已不能滿(mǎn)足現代高質(zhì)量食品的發(fā)展需求。
表 2 熱風(fēng)干燥在不同食品種類(lèi)中的應用
盡管熱風(fēng)干燥在食品的營(yíng)養、外觀(guān)、干燥速率等方面存在著(zhù)應用缺陷，但作為傳統且應用范圍較廣的一項干燥技術(shù)，其存在和發(fā)展也有一定的積極意義。如設備投資少、適用性強、操作、控制簡(jiǎn)單，在一定程度上能解放勞動(dòng)力，避免農作物的收獲率受到天氣的影響等。
二、過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)在聯(lián)合干燥中的應用
單一的干燥方式不能滿(mǎn)足未來(lái)食品干燥的發(fā)展需求，如未來(lái)食品的形態(tài)、個(gè)性化以及綠色高效優(yōu)質(zhì)等要求，而聯(lián)合干燥方式更適合未來(lái)食品干燥技術(shù)的創(chuàng )新和發(fā)展。用單一的熱風(fēng)干燥方式干燥復雜物料，很難達到質(zhì)量要求。
若把熱風(fēng)干燥技術(shù)與其他干燥技術(shù)結合起來(lái)進(jìn)行優(yōu)勢互補，在不同干燥階段采用不同的干燥方式，不僅能達到節能高效的目的，而且有助于控制整個(gè)干燥進(jìn)程，獲得高品質(zhì)的成品。
（一）過(guò)熱蒸汽在聯(lián)合干燥中的應用
過(guò)熱蒸汽干燥在肉類(lèi)、果蔬類(lèi)等不同物料中的應用，表明過(guò)熱蒸汽干燥在食品干燥領(lǐng)域中具備良好的發(fā)展潛力，特別是過(guò)熱蒸汽干燥在逆轉點(diǎn)溫度以上比熱風(fēng)干燥速率快，干燥品質(zhì)高。
過(guò)熱蒸汽干燥進(jìn)行劇烈，并且蒸汽溫度較高，故干燥后期會(huì )對物料品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，因此可進(jìn)行過(guò)熱蒸汽干燥與其他低溫干燥方式相結合的聯(lián)合干燥技術(shù)的研究[22］。目前已經(jīng)有很多干燥技術(shù)與過(guò)熱蒸汽進(jìn)行聯(lián)合，形成了諸多新的聯(lián)合干燥技術(shù)( 表 3) 。
表 3 過(guò)熱蒸汽在聯(lián)合干燥中的應用
過(guò)熱蒸汽以自身優(yōu)勢與其他干燥方式進(jìn)行聯(lián)合，形成了一項新的干燥技術(shù)，在一定程度上中和了雙方技術(shù)的優(yōu)勢及不足之處，如過(guò)熱蒸汽與真空聯(lián)合干燥兼具了過(guò)熱蒸汽干燥速率高和真空干燥品質(zhì)高的特點(diǎn)，改善了成品的品質(zhì)，提高了干制效率，是干燥技術(shù)的又一次革新，為未來(lái)聯(lián)合干燥技術(shù)的廣泛使用提供了更多的理論和實(shí)踐經(jīng)驗。
（二）熱風(fēng)在聯(lián)合干燥中的應用
熱風(fēng)干燥目前的應用不局限于果蔬，而是在食品其他領(lǐng)域有著(zhù)較多的應用，正逐步發(fā)揮著(zhù)它更大的作用。若想使熱風(fēng)干燥在發(fā)展的過(guò)程中不被淘汰，就意味著(zhù)技術(shù)的成熟與進(jìn)步，如今已經(jīng)有越來(lái)越多的技術(shù)和熱風(fēng)干燥進(jìn)行聯(lián)合，從而形成新的干燥技術(shù)( 表 4) 。
表 4 熱風(fēng)在聯(lián)合干燥中的應用
由于單一干燥方式難以滿(mǎn)足食品的高品質(zhì)要求，可根據物料的不同特性，不同狀態(tài)的水分遷移難易狀況等，將物料脫水分階段進(jìn)行聯(lián)合干燥處理。
熱風(fēng)干燥通過(guò)與其他的干燥方式進(jìn)行結合，在干燥成品的干燥速率、品質(zhì)能耗等方面都得到了改善，如射頻干燥能彌補熱風(fēng)干燥不均勻的不足，真空冷凍-熱風(fēng)聯(lián)合干燥兼具了熱風(fēng)干燥低成本和冷凍干燥品質(zhì)高的特點(diǎn)。
聯(lián)合干燥即將多種單元化操作按照優(yōu)勢互補的原則結合在一起，雖然增加了工序，但在一定程度上克服了單一干燥所引起的問(wèn)題，為熱風(fēng)干燥在未來(lái)食品中的應用發(fā)展提供了思路，其將會(huì )有更廣闊的應用空間。
三、過(guò)熱蒸汽與熱風(fēng)的對比以及聯(lián)合干燥
過(guò)熱蒸汽干燥技術(shù)具有一些熱風(fēng)干燥所不具備的優(yōu)點(diǎn): 干燥速率快、凈能耗低、排放物少，特別適合高水分物料干燥，但并未真正推廣為工農業(yè)所用。在傳統的干燥技術(shù)中，以熱風(fēng)干燥為代表，具有操作步驟簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低、使用范圍廣等特點(diǎn)，在農產(chǎn)品干燥生產(chǎn)實(shí)踐作為最主要的干燥方式之一[34］。
（一）過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥的對比干燥
由于過(guò)熱蒸汽在干燥過(guò)程和熱風(fēng)干燥相似，這 2種干燥方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)對其應用的對比( 表5) ，分析兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，可將其優(yōu)缺點(diǎn)結合起來(lái)，取長(cháng)補短。
熱風(fēng)干燥的傳質(zhì)是通過(guò)水分的擴散作用將水分從濕物料的表面傳到熱風(fēng)中，而過(guò)熱蒸汽干燥則是通過(guò)濕物料表面和過(guò)熱蒸汽之間的蒸汽分壓差產(chǎn)生的體積流達到傳質(zhì)目的，此傳質(zhì)過(guò)程幾乎無(wú)阻力，所以后者的傳質(zhì)速度更快，干燥時(shí)間更短。在縮短干燥時(shí)間、節省能源使用、保證操作安全的同時(shí)，食品的干燥品質(zhì)也達到較好的狀態(tài)。
表 5 過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥應用對比
針對過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥在農產(chǎn)品、肉制品、奶制品等不同種類(lèi)食品的應用，將其品質(zhì)速率、干燥成本等進(jìn)行對比。
品質(zhì)速率: 經(jīng)過(guò)熱蒸汽處理過(guò)的食品，外觀(guān)品質(zhì)較好，收縮率較低，結構更完整。由于過(guò)熱蒸汽的溫度較高，物料中大部分的微生物因不耐高溫而被滅活或被抑制了活性。過(guò)熱蒸汽處理過(guò)的雜糧，其霉菌毒素的化學(xué)結構被破壞、數量減少[42］。
學(xué)者通過(guò)對酒精糟研究發(fā)現: 由于過(guò)熱蒸汽干燥過(guò)程無(wú)傳質(zhì)阻力，可大幅提高干燥效率，對于對流傳熱系數，熱風(fēng)干燥比過(guò)熱蒸汽干燥低[43］。
上述結果表明，過(guò)熱蒸汽干燥產(chǎn)品質(zhì)量?jì)?yōu)越，可彌補熱風(fēng)干燥品質(zhì)不一的不足。過(guò)熱蒸汽干燥一定程度上節約了能源，較大程度提高了干燥機的熱效率。
干燥成本:
設備生產(chǎn)投資大、結構較為復雜。鑒于過(guò)熱蒸汽對設備的腐蝕，生產(chǎn)中對設備的材料要求較高[44］。干燥設備為閉路循環(huán)系統，要求在喂料和卸料時(shí)密封性能要好[4］。有學(xué)者依據使用過(guò)熱蒸汽干燥 1 kg 水的熱量?jì)粝牧?，分析了立式振?dòng)輸送干燥機的能量消耗，其熱能和電能的消耗分別降低了大約 74% 和 20%[5］。又有學(xué)者用過(guò)熱蒸汽蒸發(fā) 1 kg水消耗了 815.4 kJ 的能量，其能量比熱風(fēng)干燥低[45］。
上述結果表明，過(guò)熱蒸汽干燥機器成本較高而干燥過(guò)程消耗成本較低，熱風(fēng)干燥可在一定程度上降低生產(chǎn)成本。
通過(guò)過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥的應用對比可得，2 種干燥方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。在一定的物料范圍內，過(guò)熱蒸汽干燥成品在營(yíng)養品質(zhì)、干燥速率等方面都優(yōu)于熱風(fēng)干燥。
過(guò)熱蒸汽干燥技術(shù)在食品干燥領(lǐng)域的工業(yè)化生產(chǎn)中還有較大的發(fā)展空間，由于其溫度過(guò)高，在食品領(lǐng)域的應用還有一定的限制，工廠(chǎng)化生產(chǎn)有待發(fā)展。
熱風(fēng)干燥的范圍較廣，是目前的主流工業(yè)化生產(chǎn)的方式，但需要革新。兩者對比，如何進(jìn)行優(yōu)勢互補，協(xié)同共進(jìn)才是干燥技術(shù)發(fā)展需要考慮的問(wèn)題。
（二）過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥的聯(lián)合干燥
研究表明，聯(lián)合干燥可以縮短干燥時(shí)間，提高能量效率和物料品質(zhì)。
聯(lián)合干燥方式可將各種干燥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)結合起來(lái)，根據物料的特性而形成多樣化的節能環(huán)?？焖俚男滦透稍锛夹g(shù)，使干燥速率更快、干燥成品的品質(zhì)更高，更適應現代工業(yè)化的生產(chǎn)需求。
過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)聯(lián)合干燥既推動(dòng)了傳統熱風(fēng)干燥的改進(jìn)創(chuàng )新，又擴大了過(guò)熱蒸汽的應用范圍( 表 6) 。
過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥可通過(guò)優(yōu)勢互補進(jìn)行聯(lián)用，結合過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥的原理，通過(guò)過(guò)熱蒸汽-熱風(fēng)干燥一體化裝備可實(shí)現將過(guò)熱蒸汽干燥過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣回收，通過(guò)進(jìn)行溫濕度調節形成熱風(fēng)，直接用于熱風(fēng)干燥中。
此過(guò)程可將過(guò)熱蒸汽干燥中產(chǎn)生的廢棄熱量回收利用，避免了熱風(fēng)產(chǎn)生過(guò)程的熱量消耗。此時(shí)的熱風(fēng)干燥可變?yōu)闊o(wú)氧熱風(fēng)干燥，在提高操作安全性和干燥速率的同時(shí)，也避免物料在干燥過(guò)程中與氧氣接觸發(fā)生氧化褐變。
表 6 過(guò)熱蒸汽-熱風(fēng)聯(lián)合干燥的應用
03、總結與展望
針對不同干燥特性的物料可進(jìn)行不同的組合方式，如何以最優(yōu)的組合條件進(jìn)行聯(lián)合干燥還需要進(jìn)一步的優(yōu)化研究?？蓪⒉煌母稍锛夹g(shù)進(jìn)行對比，得出其優(yōu)勢互補之處進(jìn)行聯(lián)合使用，既加快了干燥效率，又提升了干燥品質(zhì)，在一定程度上節省了能源，降低了加工成本，更適應了未來(lái)食品的發(fā)展需求。
過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥可在一定程度上取長(cháng)補短，并落地應用，表明了過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng)干燥具有很大的發(fā)展潛力，可廣泛應用于食品干燥領(lǐng)域乃至其他領(lǐng)域。未來(lái)研究方向:
( 1) 構建干燥模型模擬干燥行為。通過(guò)建立干燥模型來(lái)模擬過(guò)熱蒸汽-熱風(fēng)干燥聯(lián)合干燥的干燥行為，從而驗證此干燥技術(shù)和一體化裝備的可行性。
( 2) 明確不同物料的物性及工藝特點(diǎn)?？筛鶕韪稍镂锪系母稍锾匦?、加工需求、工業(yè)化發(fā)展等方面特性獲得物料干燥的最佳聯(lián)合干燥方式。
( 3) 推進(jìn)工廠(chǎng)化生產(chǎn)落地應用。研究過(guò)熱蒸汽熱風(fēng)干燥一體化裝備，將過(guò)熱蒸汽和熱風(fēng) 2 種干燥技術(shù)裝備進(jìn)行集成，共用一個(gè)干燥倉體，過(guò)熱蒸汽處理后，切斷蒸汽通道，接通熱風(fēng)管道實(shí)施熱風(fēng)干燥處理。同時(shí)，可設置過(guò)熱蒸汽回收裝置用來(lái)強化熱風(fēng)干燥過(guò)程。
大棗干燥數據對比：
棗果特點(diǎn)
l 色、香、味、營(yíng)養物質(zhì)
l 季節性強
l 不易儲運
l 種植面積大，產(chǎn)量高，加工需求顯現
2. 試驗方法
l FD:冷阱溫度-55 oC，壓強15 Pa，面板加熱溫度為25 oC，冷凍干制時(shí)間為48 h；
l AD:50 oC、60 oC、70 oC，風(fēng)速0.75 m/s；
l SD:常溫下晾曬；
l MD: 45 W、65 W、95 W、135 W，物料質(zhì)量450 g；
l 聯(lián)合干燥優(yōu)化：不同水分轉換點(diǎn)選擇。
表3-1 熱風(fēng)干燥中不同薄層干燥模型的擬合結果
|
No. |
T(ºC) |
Constants |
R2 |
χ2 |
RMSE |
|||
|
1 |
50 |
k=0.02357 |
|
|
|
0.9937 |
4.4×10-4 |
0.0207 |
|
60 |
k=0.04557 |
|
|
|
0.9949 |
3.8×10-4 |
0.0190 |
|
|
70 |
k=0.07492 |
|
|
|
0.9923 |
6.3×10-4 |
0.0241 |
|
|
2 |
50 |
k=0.01439 |
n=1.13249 |
|
|
0.9996 |
3.0×10-5 |
0.0053 |
|
60 |
k=0.03131 |
n=1.12192 |
|
|
0.9997 |
3.0×10-5 |
0.0052 |
|
|
70 |
k=0.05025 |
n=1.15611 |
|
|
0.9992 |
7.0×10-5 |
0.0077 |
|
|
3 |
50 |
k=0.65137 |
n=0.03619 |
|
|
0.9937 |
4.5×10-4 |
0.0207 |
|
60 |
k=0.957 |
n=0.04761 |
|
|
0.9949 |
4.0×10-4 |
0.0191 |
|
|
70 |
k=1.16126 |
n=0.06451 |
|
|
0.9923 |
6.8×10-4 |
0.0240 |
|
|
4 |
50 |
k=0.02461 |
a=1.03715 |
|
|
0.9963 |
2.7×10-4 |
0.0160 |
|
60 |
k=0.04725 |
a=1.0317 |
|
|
0.9968 |
2.5×10-4 |
0.0151 |
|
|
70 |
k=0.07767 |
a=1.03123 |
|
|
0.9943 |
5.0×10-4 |
0.0206 |
|
|
5 |
50 |
k=0.01971 |
a=1.13091 |
c=-0.11693 |
|
0.9989 |
8.0×10-5 |
0.0086 |
|
60 |
k=0.03847 |
a=1.11857 |
c=-0.10711 |
|
0.9992 |
7.0×10-5 |
0.0078 |
|
|
70 |
k=0.05731 |
a=1.18251 |
c=-0.17505 |
|
0.9988 |
1.2×10-4 |
0.0096 |
|
|
6 |
50 |
k0=0.02461 |
k1=0.02461 |
a=0.51859 |
b=0.51859 |
0.9963 |
2.8×10-4 |
0.0159 |
|
60 |
k0=0.04725 |
k1=0.04725 |
a=0.51583 |
b=0.51583 |
0.9968 |
2.8×10-4 |
0.0151 |
|
|
70 |
k0=0.07767 |
k1=0.07767 |
a=0.51561 |
b=0.51561 |
0.9968 |
2.8×10-4 |
0.0139 |
|
|
7 |
50 |
k=0.03112 |
a=1.651 |
|
|
0.9998 |
2.0×10-5 |
0.0044 |
|
60 |
k=0.05933 |
a=1.63196 |
|
|
0.9998 |
2.0×10-5 |
0.0043 |
|
|
70 |
k=0.10107 |
a=1.68409 |
|
|
0.9995 |
5.0×10-5 |
0.0065 |
|
|
8 |
50 |
a=-0.01951 |
b=0.00011 |
|
|
0.9999 |
6.1×10-6 |
0.0024 |
|
60 |
a=-0.03768 |
b=0.00041 |
|
|
1.0000 |
3.1×10-6 |
0.0017 |
|
|
70 |
a=0.06133 |
b=0.00106 |
|
|
0.9998 |
2.0×10-5 |
0.0041 |
|
|
9 |
50 |
a=1.0372 |
c=0.05726 |
L=1.52531 |
|
0.9963 |
2.7×10-4 |
0.0158 |
|
60 |
a=1.0317 |
c=0.14772 |
L=1.76809 |
|
0.9968 |
2.6×10-4 |
0.0150 |
|
|
70 |
a=1.03128 |
c=0.13831 |
L=1.33431 |
|
0.9943 |
5.5×10-4 |
0.0206 |
|
|
10 |
50 |
c=1.13947 |
L=6.88594 |
n=1.13268 |
|
0.9996 |
3.0×10-5 |
0.0053 |
|
60 |
c=1.89469 |
L=6.22436 |
n=1.12208 |
|
0.9997 |
3.0×10-5 |
0.0051 |
|
|
70 |
c=1.80915 |
L=4.71044 |
n=1.15644 |
|
0.9992 |
8.0×10-5 |
0.0078 |
|
表3-2 微波干燥中不同薄層干燥模型的擬合結果
|
Model No. |
P(W) |
Model constants |
R2 |
χ2 |
RMSE |
|||
|
1 |
45 |
k=0.03627 |
|
|
|
0.97682 |
1.82×10-3 |
0.04176 |
|
65 |
k=0.04957 |
|
|
|
0.98566 |
1.14×10-3 |
0.03286 |
|
|
90 |
k=0.09718 |
|
|
|
0.96752 |
3.09×10-3 |
0.05241 |
|
|
135 |
k=0.14392 |
|
|
|
0.96294 |
3.96×10-3 |
0.05745 |
|
|
2 |
45 |
k=0.01382 |
n=1.29872 |
|
|
0.99954 |
4.0×10-5 |
0.00606 |
|
65 |
k=0.02594 |
n=1.21912 |
|
|
0.99881 |
1.0×10-4 |
0.00946 |
|
|
90 |
k=0.03984 |
n=1.39998 |
|
|
0.99925 |
8.0×10-5 |
0.00789 |
|
|
135 |
k=0.06173 |
n=1.46601 |
|
|
0.99948 |
7.0×10-5 |
0.00683 |
|
|
3 |
45 |
k=0.06022 |
n=0.60224 |
|
|
0.97682 |
1.9×10-3 |
0.04173 |
|
65 |
k=0.0704 |
n=0.70401 |
|
|
0.98566 |
1.21×10-3 |
0.03290 |
|
|
90 |
k=0.09858 |
n=0.98581 |
|
|
0.96752 |
3.53×10-3 |
0.05240 |
|
|
135 |
k=0.11996 |
n=1.1996 |
|
|
0.96294 |
4.94×10-3 |
0.05739 |
|
|
4 |
45 |
k=0.03948 |
a=1.07267 |
|
|
0.98688 |
1.07×10-3 |
0.03132 |
|
65 |
k=0.05286 |
a=1.05607 |
|
|
0.99161 |
7.1×10-4 |
0.02520 |
|
|
90 |
k=0.10473 |
a=1.06444 |
|
|
0.97663 |
2.54×10-3 |
0.04444 |
|
|
135 |
k=0.15301 |
a=1.05239 |
|
|
0.96988 |
4.02×10-3 |
0.05177 |
|
|
5 |
45 |
k=0.02329 |
a=1.39127 |
c=-0.36058 |
|
0.99717 |
2.4×10-4 |
0.01449 |
|
65 |
k=0.03931 |
a=1.201 |
c=-0.17122 |
|
0.99606 |
3.5×10-4 |
0.01717 |
|
|
90 |
k=0.04651 |
a=1.71385 |
c=-0.68966 |
|
0.99492 |
6.4×10-4 |
0.02066 |
|
|
135 |
k=0.04268 |
a=2.50766 |
c=-1.49348 |
|
0.99674 |
5.8×10-4 |
0.01703 |
|
|
6 |
45 |
k0=0.03948 |
k1=0.03948 |
a=0.53635 |
b=0.53635 |
0.98688 |
1.18×10-3 |
0.03136 |
|
65 |
k0=0.05285 |
k1=0.05285 |
a=0.52801 |
b=0.52801 |
0.99161 |
8.0×10-4 |
0.02513 |
|
|
90 |
k0=0.10472 |
k1=0.10472 |
a=0.53221 |
b=0.53221 |
0.97663 |
3.56×10-3 |
0.00198 |
|
|
135 |
k0=0.15301 |
k1=0.15301 |
a=0.52619 |
b=0.52619 |
0.96988 |
8.04×10-3 |
0.05177 |
|
|
7 |
45 |
k=0.05474 |
a=1.84829 |
|
|
0.99949 |
4.0×10-5 |
0.00606 |
|
65 |
k=0.07094 |
a=1.77405 |
|
|
0.99898 |
9.0×10-5 |
0.00897 |
|
|
90 |
k=0.15459 |
a=1.92932 |
|
|
0.99875 |
1.4×10-4 |
0.01043 |
|
|
135 |
k=0.23583 |
a=1.97083 |
|
|
0.99816 |
2.5×10-4 |
0.01291 |
|
|
8 |
45 |
a=-0.02829 |
b=0.0002 |
|
|
0.9971 |
2.4×10-4 |
0.01483 |
|
65 |
a=-0.04048 |
b=0.00046 |
|
|
0.99746 |
2.1×10-4 |
0.01371 |
|
|
90 |
a=-0.07243 |
b=0.00112 |
|
|
0.99463 |
5.8×10-4 |
0.02124 |
|
|
135 |
a=-0.10134 |
b=0.00157 |
|
|
0.99649 |
4.7×10-4 |
0.01770 |
|
|
9 |
45 |
a=1.07274 |
c=162.6151 |
L=64.17423 |
|
0.98688 |
1.13×10-3 |
0.03144 |
|
65 |
a=1.05608 |
c=17.52285 |
L=18.20675 |
|
0.99161 |
7.5×10-4 |
0.02413 |
|
|
90 |
a=1.06451 |
c=2.04603 |
L=4.41963 |
|
0.97663 |
2.97×10-3 |
0.04450 |
|
|
135 |
a=1.05247 |
c=1.0317 |
L=2.59635 |
|
0.96988 |
5.36×10-3 |
0.05177 |
|
|
10 |
45 |
c=0.0589 |
L=1.74752 |
n=1.2988 |
|
0.99954 |
4.0×10-5 |
0.00592 |
|
65 |
c=0.11022 |
L=1.8097 |
n=1.21934 |
|
0.99891 |
9.0×10-5 |
0.00871 |
|
|
90 |
c=0.10925 |
L=1.43366 |
n=1.39997 |
|
0.99925 |
7.0×10-5 |
0.00683 |
|
|
135 |
c=0.07379 |
L=1.06264 |
n=1.46588 |
|
0.99948 |
6.0×10-5 |
0.00548 |
|
表3-3 不同干制方法對棗果Ps、TFs、Vc和抗氧化特性的影響
|
干制處理 |
TPs (mg GA/g DW) |
TFs (mg Rutin/g DW) |
Vc (mg/ g DW) |
FRAP (mg Vc/g DW) |
DPPH (mg Trolox/g DW) |
ABTS (mg Trolox/g DW) |
|
Fresh FD AD50 AD60 AD70 SD MD |
13.85 ± 0.58b 20.98 ± 1.77a 11.24 ± 0.43c 12.90 ± 0.80b 12.80 ± 1.07b 9.66 ± 0.51d 13.64 ± 1.20b |
9.83 ± 0.34b 11.61 ± 0.14a 8.86 ± 0.44b 7.20 ± 0.37c 8.41 ± 0.25bc 7.20 ± 0.31c 10.50± 1.16ab |
10.02 ± 0.2 7.91 ± 0.10b 0.41 ± 0.01f 0.72 ± 0.02e 1.27 ± 0.01c ND 0.66 ± 0.09d |
15.17 ± 0.53 a 15.50 ± 0.24 a 7.99 ± 0.40c 6.02 ± 0.16d 7.97 ± 0.40c 5.52 ± 0.11e 14.52 ± 0.13b |
26.27 ± 0.41a 8.51 ± 0.13b 5.17 ± 0.17d 5.60 ± 0.07c 5.53 ± 0.10c 4.49 ± 0.05e 4.96 ± 0.11d |
72.10 ± 0.66a 33.65 ± 0.37b 13.87 ± 0.34c 13.75 ± 0.49c 14.42 ± 0.25c 12.64 ± 0.15d 28.00 ± 0.24e |
表3-2 不同干制方法對棗果酚類(lèi)物質(zhì)含量影響
|
干制處理 |
兒茶素 (mg/100 g DW) |
香草酸 (mg/100 g DW) |
咖啡酸 (mg/100 g DW) |
丁香酸 (mg/100 g DW) |
表兒茶素 (mg/100 g DW) |
蘆丁 (mg/100 g DW) |
|
Fresh FD AD50 AD60 AD70 SD MD |
15.40 ± 0.70cd 33.69 ± 2.30a 14.16 ± 0.25e 14.38 ± 0.52d 16.82 ± 0.77bc 12.61 ± 0.50f 17.68 ± 0.22b |
7.97 ± 0.56a 8.80 ± 0.33a 5.53 ± 0.16c 5.38 ± 0.14c 6.73 ± 0.80b 4.92 ± 0.12d 4.80 ± 0.19d |
1.56 ± 0.06a 0.51 ± 0.01b ND ND ND ND ND |
5.14 ± 0.24a 5.36 ± 0.11a 3.78 ± 0.08c 3.87 ± 0.13bc 4.03 ± 0.11b 3.01 ± 0.03e 3.36 ± 0.04d |
2.84 ± 0.32b 6.22 ± 0.64a ND 0.50 ± 0.09d 0.17 ± 0.01e ND 4.44 ± 0.17c |
8.54 ± 0.13a 8.32 ± 0.1b 7.80 ± 0.38b 8.75 ± 0.69a 8.30 ± 0.29ab 6.49 ± 0.22c 8.95 ±0.36a |
表3-5不同干制方法的棗果中WSP的色譜峰RT及其Mp
|
干制 |
WSP |
||
|
處理 |
RT (min) |
Mp (kDa) |
|
|
Fresh
AD50 AD60
AD70
SD
MD |
11.434 ± 0.018 15.490 ± 0.013 12.155 ± 0.014 12.172 ± 0.010 13.420 ± 0.028 12.184 ± 0.022 14.064 ± 0.011 12.168 ± 0.011 14.314 ± 0.007 12.352 ± 0.007 14.305 ± 0.011 |
737.43 ± 9.08a 48.67 ± 0.44g 454.89 ± 4.31b 449.58 ± 3.19b 194.90 ± 3.69d 446.15 ± 6.77b 126.58 ± 0.96e 451.09 ± 3.21b 107.02 ± 0.56f 398.58 ± 1.81c 107.71 ± 0.81f |
|
表3-6不同干制方法的棗果中CSP的色譜峰RT及其Mp
|
干制 |
CSP |
|
|
處理 |
RT (min) |
Mp (kDa) |
|
Fresh AD50 AD60
AD70
SD MD |
11.860 ± 0.008 12.130 ± 0.010 12.158 ± 0.011 13.562 ± 0.008 12.198 ± 0.010 13.844 ± 0.012 12.155 ± 0.011 11.880 ± 0.010 16.604 ± 0.012 |
568.59 ± 4.318a 462.56 ± 3.07c 453.97 ± 3.44d 177.20 ± 1.01f 442.11 ± 3.14e 146.67 ± 0.69g 454.88 ± 4.31cd 546.92 ± 3.63b 23.09 ± 0.18h |
表3-7 不同干制方法的棗果中SSP的色譜峰RT及其Mp
|
干制 |
SSP |
|||
|
處理 |
RT (min) |
Mp (kDa) |
||
|
Fresh
AD50
AD60
AD70
SD
MD |
11.996 ± 0.011 15.146 ± 0.005 12.008 ± 0.011 15.146 ± 0.014 12.001 ± 0.022 15.368 ± 0.024 12.003 ± 0.023 15.460 ± 0.014 12.007 ± 0.012 17.075 ± 0.007 12.005 ± 0.014 15.726 ± 0.007 |
506.02 ± 3.83a 61.29 ± 0.38b 502.14 ± 3.57a 61.31± 0.58b 503.67 ± 7.6 52.86 ± 0.88c 503.67 ± 7.1 49.67 ± 0.47d 502.48 ± 4.40a 16.83 ± 0.08e 502.98 ± 4.76a 41.56 ± 0.20e |
||
主要結論
提高AD溫度或MD功率大大縮短時(shí)間，棗果AD過(guò)程是一個(gè)沒(méi)有明顯拐點(diǎn)的降速干燥階段；棗果MD分提速階段、快速干燥階段、降速干燥階段；
有效擴散系數Deff一方面隨功率或溫度的升高而逐漸增大；另一方面，Deff隨著(zhù)水分含量的降低而升高；
干制處理均導致山梨醇含量的降低；FD能夠很好的保持棗果中的果糖和葡萄糖；但蔗糖含量顯著(zhù)上升(p<0.05)，而其它干制處理均導致棗果中蔗糖含量的顯著(zhù)下降(p<0.05)；
50%wb-45W的熱風(fēng)微波干燥組合是較為理想的大棗熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥方式。
干制處理導致棗果CWM、WSP和SSP含量顯著(zhù)下降(p<0.05)而其CSP含量顯著(zhù)增加(p<0.05)；高溫或低溫處理均導致棗果中CWM、WSP和SSP含量的更嚴重的降低。
主要結論
FD處理很好的保留棗果中的cAMP和cGMP，而其余干制處理均導致cAMP和cGMP含量的顯著(zhù)下降(p<0.05)；除FD處理外，AD50處理其cAMP和cGMP保留率同時(shí)達到zui高，高溫或者低溫均導致cAMP和cGMP含量更為嚴重的下降。
綜合以上分析不難得出，去除水分同時(shí)保證栆類(lèi)各營(yíng)養成份的干燥方式就是真空冷凍干燥。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展真空冷凍干燥同其它干燥方式相比成本高的弱點(diǎn)已經(jīng)基本消除。
真空冷凍干燥食品即將跨越式進(jìn)入食品市場(chǎng)，以其*的形象展現給消費者。
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