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春笋微波干燥动力学模型及工艺试验研究

2024/5/4 14:06:14发布27次查看
微波对植物材料的快速高效加热干燥,能有效地保护材料的色素及形状;用于食品干燥则有营养保持率高、外观品质好等突出优点。产品外观色泽是影响消费的第一因素。因此,建立产品加工与贮藏过程颜色变化动力学模型,用于加工与贮藏中的色泽预测与控制的研究受到了国外学者的重视,已有不少的报导。在色泽动力学研究中,常用的色泽空间有: l?a?b色空间、亨特lab色空间以及l?c?h色空间等。本试验采用第一种色空间进行色泽变化研究,旨在探索春笋微波干制的变化规律与较佳工艺,以期推进微波在春笋干制中的应用。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
春笋,购于杭州农贸市场,初始湿含量为995%(干基); wb-750型微波炉,工作频率2460mhz,有10段微波输出功率(强波750w,弱波75w)每挡间相差75w;ja5003电子天平(上海天平仪器厂);sc-1型智能式测色色差计;不锈钢切片刀及常用实验室设备。
1.2 样品处理
经挑选,忽略笋体间的组织结构差异,去除笋尖与老笋头,切片,切片厚度定为2.5mm,长宽为30×30mm。称取200g笋片,550w微波热烫30s后放入1.0%柠檬酸+2.0%氯化钙溶液中浸泡1h。冲洗,沥干表面水分,均匀平铺在微波干燥炉内,载装量为1.71kg/m2(一次干燥200g),分别以150w、225w和300w功率进行干燥。干燥中,每隔一定时间迅速称重、测色泽,直至达到安全干基含量(13%左右)。
1.3 指标与测定方法
物料含水量测定:执行gb/t 5009.3-1985标准;各时期湿基含水量通过定时停机、迅速称重(湿基重),经换算得出湿基含水量,至物料焦化。
失水速率=相邻两次称重的差值(g)/ 时间间隔(min)
lightness (简称为l),其值从0到100变化,0表示黑色,100表示白色。a value(redness,简称为a),是指l,a,b三坐标轴中的a轴值,表示从红到绿;100为红色,-80为绿色。b value(yellowness,简称为b),表示从黄色到蓝色的之间的一个值;100为黄色,-80为蓝色。
色泽参数测量:采用温州仪器仪表有限公司生产的sc-1型智能式测色色差计,测量口直径为20mm,用陶瓷标准板标定:x=70.2,y=74.2,z=80.0。由仪器按照cie1964补充标准色度观察者光谱三刺激值(xyz)自动计算出均匀色空间参数亮度l和色度a、b。
试验时,在每组试验号中固定选择4片有代表性的笋片,尺寸30×25×3.5(mm)左右。在护色后未干燥前和干燥至安全水分后各测量其色泽参数,以护色后未干燥前测量的色泽参数作参比。具体做法是:拨盘拨到8次读数,每组4片笋片测量2次,自动计算其色泽参数的均值,然后以干燥结果与样品参数的比较为干燥色泽变化的试验指标。
数据处理与分析软件:利用origin 6.0进行数据处理,利用sas进行回归分析。
2 试验结果与分析
2.1不同干燥功率下微波干燥时的失水特性与色泽变化模型
2.1.1不同微波干燥功率春笋的失水特性模型
将春笋样品切成3.5mm左右厚度,选取功率为150w、225w和300w进行微波干燥,实验结果如表1所示,表中以点填充的部分表示该功率下春笋已经焦化或至安全水分含量。
数据表明,功率越大,干燥速率也越大。不同的微波功率干燥春笋都是一个升速、恒速与降速的干燥过程。干燥功率越小,进入恒速干燥阶段越快。数据处理后发现无论mr-t还是ln(mr)-t均不成线性关系,将数据转化成ln(-ln(mr))-lnt的形式后,微波干燥春笋的失水特性可以用方程 (1)表达:
2.1.2微波干燥色泽变化模型
食品色泽变化与时间的关系模型大多数可以用以下零级反应式(2)和一级反应式(3)两式表示,反应式中的c表示色泽值可以用模型参数l、a和b等来代替
春笋不同微波功率干燥试验结果体现了不同干燥功率与色泽参数的关系。随着微波发射功率的加大, l值下降,表明物料的颜色变暗;a值与b值的升高表明物料黄色度与红色度加深。总体而言,春笋笋干的色泽随着干燥时间和干燥功率的上升而下降。
2.2 微波干燥春笋的较佳工艺试验
2.2.1干制工艺的确定
因物料微波干制后期易出现焦化现象,故应适当降低微波强度,即低强度处理。固定干燥装载量(200g),考虑前后期的微波功率以及前后期分段间转换的水分含量,选用l9(34)正交试验方案。
不同的前后期干燥功率及其功率转换时的水分含量对失水与复原效果影响比较大。其中,后期功率对复原效果影响极其显著;前期功率对失水率、复原率以及红色度a值影响较显著;转换湿含量对复原效果影响显著,对色泽指标影响不明显。
试验结果表明,干燥功率大,失水速率也大。这是因为微波功率越大,单位时间内春笋吸收的微波能就越多,因而单位时间内的失水率也就越大。但较高的干燥功率干燥后,春笋干品复水效果差,复原率相对较低。从色泽指标的变化上看,前期与后期功率的3水平即150w为较安全的保色功率;以300w的高功率进行干燥的后期,已经引起笋干接节上的焦化。
综合试验因素对干燥失水速率、复原效果和干燥色泽质量效果的影响,试验方案的优水平组合为:前期功率375w,后期功率150w,转换时的水分干基含量为600%。
信息来源:中华干燥网
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