据报道,在脱水肉和谷物的生产线中结合进射频装置,在品质不变的情况下,对比原来对流干燥,干燥效率大大提高了。射频超大规模组合体也可安装在马铃薯的工艺过程中。凝固的炸薯条的制造受益于之前的工艺过程包括射频混合干燥,在油炸部分和凝固发生之前有大约10%湿度被清除。功率0.25mW的微波装置在快餐业中常用于生产和干燥马铃薯片。
射频干燥器的成本
高频和大功率的发电机的介电方法以相对先进的设备为基础,当严格地按照蒸发能力与传统的干燥相比时不可避免要用到昂贵的设备。然而,如果考虑高频干燥的效益,特别在秋季它的干燥效率是很高的,选择射频干燥器是适宜的。
生鲜食品联合干燥品质调控技术
联合干燥又称组合干燥。Mujumdar(2004年)认为联合干燥包括组合使用不同类型的干燥器或常规干燥技术。潘永康等对组合干燥定义如下:把两种或两种以上形式的干燥器串联组合起来,就可以达到单一干燥所不能达到的目的,这种干燥方式称为组合干燥。实际上,根据组合的时间段,联合干燥可分为串联式和并联式两种。串联式联合干燥又称分阶段(分级)联合干燥,蔬菜冷库其特征是在不同的时间段中组合不同的干燥技术;而并联式联合干燥又称同阶段(同级)联合干燥,其特征是在相同的时间段中组合不同的干燥技术。
采用分阶段或同阶段联合干燥,不仅可改善产品品质,同时又能提高干燥速率,节约能源,尤其是对热敏性物料最为适用。在食品工业中常用的组合干燥方式有:用于乳粉干燥的喷雾-流化床干燥的二级或三级组合,用于果肉粉干燥的喷雾-带式干燥的三级组合,用于预制食品干燥的微波-冻干同级组合。目前在渗透-热风(冷冻)联合干燥、热风-微波联合干燥、冻干-微波-热风/真空联合干燥、远红外-热风联合干燥、远红外-微波联合干燥、热风与热泵联合干燥等联合干燥研究方面已有不少的报道。
全球海参年捕捞量约为10万t,大部分来自西太平洋和印度洋,目前货源稀少,市场缺口较大。但由于世界海参供应量有限,致使其价格极高。我国2010年养殖海参总产量超过10万t,有效缓解了国内市场的需求,年产值也突破了200亿元。
海参营养价值高,但离开海水很快会自溶,因此鲜海参必须尽快加工。市场所销售的海参约80%是干制海参,还有少部分是盐渍海参和速冻即食海参。由于干制过程会改良其质构和风味,干制海参成为消费者普遍接受的产品,售价也最高。另一方面,由于海参体壁主要成分是胶原蛋白,水分与胶原束结合紧密,脱水十分困难,而且高温脱水后会发生硬化,食用前的复水较慢,水发过程常需2——3d并且条件复杂,这限制了干制海参市场的进一步扩大。
目前市场流行的海参主要是传统工艺干制的海参,加工时要反复煮沸,多次挂盐拌灰处理,造成有效成分损失严重,含盐量非常高,有的甚至达到了干重的一半,并且很容易掺假。另外,整个干制过程需要3d以上的时间,干燥热源主要依靠太阳晾晒,卫生状况也较差。近年来有研究者将冷冻干燥用来加工海参,冻干海参虽然可以最大限度的保存海参的营养成分,但是加工时间很长,通常要20h以上,能耗也较高。热风干燥成本低易操作,但用于海参干燥时如温度太高会造成表面硬化,造成后期脱水困难,如采用低温干燥,则时间又太长,海参便容易在干制过程中腐烂。针对常规冷冻干燥需要时间长、能耗大的缺点,Duan等研究者采用了基于微波的联合干燥技术,可以大幅度缩短干燥时间,节约能耗。采用微波作为热源的微波冷冻干燥所得产品质量与常规冻干产品没有显著差异,但干燥时间却可缩短1/3——1/2。但和常规冷冻干燥一样,微波冷冻干燥也是在物料冻结的状态下进行升华脱水,虽然微波加热不受真空环境的制约,但物料中的水分在冻结后介电常数和介电损耗值大为下降,造成微波吸收率会降低。较低的微波吸收率会导致微波能转化为水分升华热的效率降低,从而造成在冷冻干燥过程中水分升华慢。因此,如果能提高海参的微波吸收率,其微波冷冻干燥的时间可以进一步缩短,能耗进一步降低。这就需要对海参的介电特性进行研究,并找出可改善其介电特性的方法。
物质的介电特性常用复介电常数来表征,其实部表示介质在外场作用下极化的程度,虚部表示极化过程中的损耗。目前关于食品的介电特性研究报道还较少,结合后续微波干燥的相关研究则还未见到。
已有报道认为无机盐可较大幅度提高溶液的介电损耗,但考虑到冻干过程中水分是冻结状态,无机盐离子传导损耗必然受到限制,因此其提高微波吸收率的作用有待在冻干过程中验证。另外,一些纳米无机材料具有很高的介电常数,如果能将其用于改善海参的介电特性,由于其不受水分冻结的影响,可能对微波冷冻干燥过程会有较大程度的改善。考虑到海参是高价值的食品,所用纳米材料可选择纳米碳酸钙,除了是安全的物质,还具有补充人体钙质的功能。
本研究实例目的是对海参的介电特性进行研究,并研究提髙海参介电特性的方法,最终用于微波冷冻干燥过程,可进一步缩短冷冻干燥过程的加工时间,且产品质量良好。
原料:海刺参,体重(100±20.5)g,体长(12±3.5)cm,厚约6mm,购于山东莱阳水产品批发市场。将刺参的内脏清除,并去除附着于内壁的五条内筋,吸干刺参表面水分,备用。
主要试剂:二氧化碳、氢氧化钙、聚乙烯毗咯烷酮K-30,均为食品级。
微波冷冻干燥机:微波冷冻干燥机示意图如实际所示,两个独立的干燥仓共用一套制冷系统和真空系统,可以分别进行常规真空冷冻干燥(电加热板加热)和微波冻干干燥(微波加热)。微波谐振腔采用多模谐振腔,可允许有较大输入功率而不会引起低压1一微波冷冻干燥室2—红外传感器3—微波冷冻干燥破真空阀4一微波冷冻干燥产品支撑台5—微波冷冻干燥样品6,7—微波源8_微波冷冻干燥压力传感器9一FD干燥室10,12—加热板11—FD样品13—FD压力传感器14一FD破真空阀15—温度传感器16—FD真空阀17—微波冷冻干燥真空阀18—捕水器19一真空泵20—排水阀21—制冷压缩机22—控制系统放电现象。工作时将物料装盘冻结后放人干燥仓,旋片式真空泵用来维持干燥仓压力,冷阱温度足够低(-40T以下)保证能够使水蒸气凝结而不进人真空泵,为保证加热均匀性设置微波干燥仓三个磁控管成一定角度布置,物料温度由红外测温器测定。
纳米碳酸钙制备:将氢氧化钙浆液(浓度10%)加人烧杯碳化反应器中,纯净二氧化碳气体(流量30ml7min)通人反应器底部,同时控制搅拌转速为lOOOr/min,反应温度为20^。用电导率仪和PH计及温度计跟踪碳化反应过程,当反应浆液pH或7,电导突变至稳定值时,结束反应,将碳化后浆液抽滤、烘干得粉。
海参介电特性试验:海参1001预煮20min后,吸干表面水分,进行以下试验:以8%浓度纳米钙浆液浸渍和真空浸渍处理,温度为20%:,浸渍时间300min,真空浸渍压力为60kPa,料液比1:10;以20%浓度食盐溶液对海参进行浸渍处理,温度20T,浸渍时间300min,料液比1:10;处理好的海参取出后吸干表面水分,进行介电特性测定试验;处理好的海参吸干表面水分,以2.5W/g的微波功率进行微波加热试验,记录180s内物料温度变化情况;处理好的海参吸干表面水分,在-20T冰箱预冻不低于8h,进行微波冷冻干燥,具体工艺参数为:微波功率1.5W/g,干燥仓压力50Pa,冷阱温度-40^C。
介电特性
介电特性可用复介电常数来表征,复介电常数e表达式为:
s=eaet=e0(fi;-js”t)(7-50)
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