果蔬常压冷冻干燥玻璃化转变行为的研究

摘要

常压冷冻干燥技术是目前一种新型的干燥技术，国内外的许多学者都对其进行过研究报道。采用冷冻干燥技术干燥果蔬，可得到高质量的脱水产品，但所需要的干燥时间长、整体成本高。为了实现更为经济的冷冻干燥和获得高品质的产品，本文引入常压冷冻干燥技术来干燥果蔬，并在常压冷冻干燥过程中研究了不同空气温度的加载方案对产品品质和干燥过程的影响。结果表明，根据果蔬的玻璃化转变温度的变化规律，在常压冷冻干燥过程中采用逐步升温的加载方案，可减少几乎一半的干燥时间并可获得与普通冷冻干燥产品质量类似的冻干产品。为了研究常压冷冻干燥过程中的玻璃化转变行为，使用 DSC（差示量热扫描仪）测定了不同含水率条件下苹果片的玻璃化转变温度，并较为准确地预测了苹果片玻璃化转变温度与含水率的关系。论文主要的研究结论如下：
　　1.基于玻璃化转变温度的常压冻干策略的研究。在常压冷冻干燥过程中，进气口的温度对产品质量和干燥效率有显著的影响。较低的温度可确保良好的产品品质，但所用干燥时间长。在苹果的含水量降低至35％(湿基)以下后，其玻璃化转变温度迅速增加。因此，在常压冷冻干燥末期可采用较高温度。在常压冷冻干燥过程中，在保证产品质量的前提下，逐步升温的变温干燥策略可以缩短近一半的干燥时间。
　　2.玻璃化转变温度与含水率的关系研究。使用DSC测定了不同含水率条件下苹果片的玻璃化转变温度，Gordon-Taylor方程可较为准确地预测苹果片玻璃化转变温度与含水率的关系。在苹果片的水分活度和玻璃环转变温度构建的状态图指导下，根据其贮藏温度条件，可以精确选择关键贮藏水分活度和含水率。研究了玻璃化转变温度对速冻过程的影响，在玻璃化转变温度下，苹果片的品质得到最优保证。
　　3.基于冰点退却的大蒜片常压冷冻干燥工艺的研究。由于褐变和热敏成分退化，干燥大蒜有很大难度。为了保证高品质产品，提高干燥速率，常压冷冻干燥（AFD）应用于干燥大蒜。当温度达不到足够低时，冰点退却可能导致部分水融而造成产品质量下降。在此基础上，用逐步降低温度的策略可以减少干燥时间和获得高品质产品。在干燥过程中，大蒜的冰点逐渐降低。特别是含水量越低，样品中的水不易冻结。在常压冷冻干燥过程中，进气温度对产品质量和干燥效率影响显著。固定的温度（-5℃，-10℃）不能保证良好的产品质量和较高的干燥速率。基于冰点下降，逐步降低温度的策略是获得更好产品质量、降低能耗的一个更优选择。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 常压冷冻干燥技术

1.2 玻璃化转变理论及其在冻干食品中的应用

1.3 DSC的原理与应用

1.4 本课题研究的目的及意义

1.5 研究内容与方法

第2章 基于冰点退却的大蒜片常压冷冻干燥工艺

2.1 引言

2.2 试验材料与方法

2.3 试验结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 苹果的玻璃化转变温度及对速冻过程的影响

3.1 引言

3.2 试验材料与方法

3.3 试验结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 基于玻璃化转变温度的常压冻干策略

4.1 引言

4.2 试验材料与方法

4.3 试验结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果