树莓脆片微波真空膨化工艺和数学模拟研究

摘要

作为“第二代水果”的树莓内含丰富的营养成分,具有很高的食用和保健价值,树莓的深加工产品能提高其附加值,具有广阔的市场前景。微波真空膨化技术相比传统的挤压、油炸、焙烤等膨化方式具有产品营养成分保留量高、高效节能等优点,研究微波真空技术工艺及膨化机理,对推广该技术在果蔬加工领域的应用至关重要。针对这一现状,本文研发了一种基于微波真空膨化技术的树莓脆片,深入探讨了加工工艺对脆片品质的影响,并对膨化过程进行了数学模拟。研究内容及主要结论如下:
　　 1.通过对比试验,获得新的树莓脆片配方。此配方加工的树莓脆片体积膨化率较大、多孔结构均匀、口感酥脆,具有市场推广的价值。
　　 2.通过单因素试验对树莓果片的微波真空膨化特性进行了研究,包括微波工艺对果片加工时间、含水率变化和体积膨化率的影响规律。研究显示,微波功率越大所需的加工时间越短;微波功率越大、加工质量越小,果片的含水率下降速率越快;果片体积膨化过程受微波功率、初始含水率和膨化时间的影响较大。
　　 3.通过响应曲面中心组合试验研究工艺参数(微波功率、真空压强、膨化时间、初始含水率和加工量)对脆片的品质指标(膨化率、最终含水率、硬度、脆性、色差和花青素含量)的影响。研究结果表明,1)各工艺参数对脆片膨化率的影响次序为:微波功率＞初始含水率＞膨化时间＞真空压强＞加工量;微波功率在中间水平附近,膨化率较大;初始含水率越大,脆片的体积膨化率越大;脆片的膨化率与膨化时间呈正相关趋势。2)各工艺参数对脆片最终含水率的影响次序为:微波功率＞膨化时间＞加工量＞初始含水率＞真空压强;最终含水率与微波功率和膨化时间呈负相关变化,与加工量呈正相关变化,随着初始含水率的增加先降低后升高。3)各工艺参数对脆片硬度的影响次序为:初始含水率＞膨化时间＞微波功率＞真空压强＞加工量;硬度随着初始含水率的增加而降低。4)各工艺参数对脆片脆性的影响次序为:微波功率＞初始含水率＞膨化时间＞真空压强＞加工量。脆性随着微波功率的增加先增加后降低,与初始含水率呈负相关趋势,随着膨化时间的增加而增加。5)各工艺参数对脆片色差的影响次序为:真空压强＞微波功率＞初始含水率＞膨化时间＞加工量;色差随着真空压强的增加而降低,随着微波功率的增加先增加后降低。6)各工艺参数对脆片花青素含量的影响次序为:真空压强＞膨化时间＞微波功率＞初始含水率＞加工量;花青素含量随着真空压强的增加而降低。
　　 4.对树莓脆片进行了感官评价分析,研究得到,各工艺参数对树莓脆片感官评价值的影响次序为:膨化时间＞真空压强＞微波功率＞初始含水率＞加工量。感官评价值随着膨化时间和微波功率的增加先增加后降低,随着真空压强的增加先降低后升高。
　　 5.为获得高品质树莓脆片,对微波真空工艺进行了优化。结合试验条件和设备性能,优化的工艺参数为:微波功率1.76kw、真空压强15kPa、膨化时间85s、初始含水率为23％、加工量为48g,并对优化结果进行了验证。
　　 6.分析了微波真空膨化树莓脆片过程的微观机理,应用ComsolMultiphysics多物理场耦合软件对树莓在微波真空膨化过程中温度分布、压强梯度、体积变化等方面进行了数学模拟。