南瓜片太阳能-热泵联合干燥及其超微粉品质特性研究

摘要

南瓜（Cucurbita moschata Duch.）在我国种植范围广，且营养价值和保健价值较高。但新鲜南瓜的高含水率和活性过氧化酶系，使其贮藏期极短，加工周期受限。高效灭酶预处理手段及低能耗脱水技术的开发成为南瓜深加工及应用的重要突破点。因此，本论文以新鲜南瓜为原料，研究超声波辅助漂烫的预处理手段对南瓜片品质的影响；并采用太阳能-热泵联合干燥方法，探讨南瓜片在干燥过程中的水分变化规律，建立南瓜片的干燥动力学模型；同时，通过中心组合设计响应面法优化南瓜片的干燥条件，将其与传统的热泵干燥方法进行对比分析；最后，采用超微粉碎技术研究粒径差异对对南瓜粉物化特性及粉糊流变性质的影响。本论文为南瓜在深加工领域的应用提供理论依据，同时提高南瓜产品的经济附加值。 1.通过单因素和正交实验研究了南瓜片超声波辅助漂烫预处理方法的最优工艺条件，并与传统漂烫预处理手段进行对比。结果显示，南瓜片超声波辅助漂烫预处理最优处理参数为：超声波温度70℃（水温）、超声波功率为300W、超声波频率为35kHz、超声波处理时间为3min，在此工艺参数下，对南瓜片的颜色及营养物质含量的影响最小。与传统热烫的预处理方法相比，对南瓜颜色的影响降低了61.64%，抗坏血酸含量提高了41.38%。说明超声波辅助漂烫手段优势显著，可用于南瓜片干燥加工中。 2.以装载密度、干燥温度及物料厚度为影响因素，探讨了太阳能-热泵联合干燥对南瓜片的水分变化规律。结果表明：装载密度、干燥温度和物料厚度对南瓜片干燥速率均有显著影响（p＜0.05），在各干燥条件下均为先加速后减速的干燥过程。干燥动力学模型拟合结果表明，实验数据在Midilli and Kucuk模型中R2最大,模型中R2拟合值最大可到达0.9999，误差平方和(SSE)和均方根误差平方差(RMSE)较低，分别为0.0000～0.0057和0.0000～0.0109。说明Midilli and Kucuk模型能较准确地表达和预测南瓜片太阳能-热泵联合干燥过程的水分变化规律。 3.采用中心组合设计响应面法对南瓜片太阳能-热泵联合干燥工艺进行优化研究，并与传统热泵干燥进行了对比分析。结果表明，二元模型的方差分析拟合对响应变量有显著性影响（p＜0.05），并确定最佳工艺为装载密度1.05kg·m-3、干燥温度67.40℃、物料厚度4mm。在此条件下，得到南瓜片干燥时间440.637min，单位能耗16.737kJ·g-1，抗坏血酸含量25.682mg·(100g)-1，β-胡萝卜素含量10.202mg·g-1。相比于传统热泵干燥，利用太阳能-热泵联合干燥最优工艺制备的南瓜片样品颗粒具有更完整的细胞形态。 4.采用超微粉碎技术处理太阳能-热泵联合干燥南瓜粗粉，研究了粒径差异对南瓜粉的物化特性和粉糊流变性质的影响。结果表明，随着粉碎时间的增加，粉体粒径逐渐减小、形貌渐趋一致，粉体色泽和粉糊流变性质均显著改善，持水性、持油性和溶胀性显著降低，溶解性从48.67%升高到61.33%，提高了26.01%；且与粗粉相比，南瓜微粉的休止角和滑角均显著增大（p＜0.05），松装密度和振实密度均小于粗粉。

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摘 要

ABSTRACT

第一章绪论

1 南瓜概述

1.1 南瓜的营养保健价值

1.2 南瓜的加工现状

2 食品预处理工艺研究现状

3 太阳能-热泵联合干燥技术研究现状

3.1 南瓜干燥技术研究进展

3.2 太阳能-热泵联合干燥作用机理及特点

3.3 太阳能-热泵联合干燥的研究概况

4 超微粉碎及其在食品加工中的研究现状

5 本研究的目的和意义

第二章超声波辅助漂烫预处理对太阳能-热泵联合干燥南瓜片品质的影响

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 实验方法

1.3 超声波辅助漂烫与传统漂烫的比较

1.4 指标测定

1.5 数据与统计

2 实验结果与分析

2.1 超声波温度对太阳能-热泵联合干燥南瓜片的影响

2.2 超声波功率对太阳能-热泵联合干燥南瓜片的影响

2.3 超声波频率对太阳能-热泵联合干燥南瓜片的影响

2.4 超声波处理时间对太阳能-热泵联合干燥南瓜片的影响

2.5 正交实验结果与分析

2.6 不同预处理手段的干燥南瓜片片品质对比

3 本章小结

第三章南瓜片太阳能-热泵联合干燥特性及动力学模型研究

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 实验方法

1.3 实验指标测定

1.4 干燥曲线模型拟合

1.5 数据与统计

2 结果与分析

2.1 南瓜片太阳能-热泵联合干燥特性

2.2 南瓜片太阳能-热泵联合干燥的数学模型拟合及验证

3 本章小结

第四章南瓜片太阳能-热泵联合干燥工艺优化研究

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 实验方法

1.3 实验指标测定

1.4 数据与统计

2 结果与分析

2.1 回归模型的建立与分析

2.2 因素协同效应分析

2.3 干燥最优条件的确定

2.4 不同干燥方法的微观结构比较

3 本章小结

第五章超微粉碎对南瓜粉物化和流变性质的影响

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2 方法

1.3 数据分析

2 结果与分析

2.1 不同超微粉碎时间对南瓜粉粒径的影响

2.2 不同超微粉碎时间对南瓜粉糊的流变性质影响

2.3 不同超微粉碎时间对南瓜粉色泽的影响

2.4 不同超微粉碎时间对南瓜粉综合特性的影响

2.5 不同超微粉碎时间对南瓜粉加工特性影响

2.6 不同超微粉碎时间对南瓜粉微观结构的影响

2.7 不同超微粉碎时间南瓜粉红外光谱分析

3 本章小结

第六章结论与展望

1 结论

2 创新点

3 研究展望

参考文献

附录

攻读学位期间的学术论文与研究成果

致谢