莲子微波干燥特性及干燥工艺优化的研究

摘要

莲子(Nelumbo nucifera Gaertn)，为睡莲科植物莲的成熟去芯种子，具有丰富的营养价值和特殊的滋补和疗效作用。干莲作为传统的莲子制品，一直受到国内外消费者的青睐。本项目将微波技术应用于莲子干燥，深入研究莲子的微波干燥特性及干燥中莲子主要品质的变化规律，建立莲子微波干燥动力学模型及品质动力学模型，并研究了不同干燥工艺对莲子品质特性的影响，确定了莲子的微波一热风联合干燥工艺及其最佳工艺条件，为实现莲子微波干燥的产业化应用提供了重要的理论依据。 1．通过对莲子微波干燥特性的系统研究，获得莲子在微波干燥过程中的水分和温度变化规律：莲子微波干燥过程分为加速、恒速和降速干燥三个阶段，干燥过程中微波功率越高，装载量越小，单位质量发射功率越大，莲子降水速率越快，水分去除越彻底，干燥时间也越短；莲子中心温度、表面温度和环境温度的变化也分为预热、稳定和上升三个阶段，分别与失水三阶段相对应，干燥时单位质量发射功率越大，中心温度、表面温度上升越快，且中心温度始终高于表面温度和环境温度。 2．根据莲子微波干燥特性，建立莲子微波干燥动力学模型，其模型满足．Page方程MR-e<'-rt<'N，其中r=e<'-49.038+44.767P-10.077P<'2，N=1.051+0.4561-0.202P<'2>；经试验证明，用模型求得的水分比，其预测值与试验值基本相符，该模型可较好地描述莲子微波干燥过程中水分的变化情况。 3．研究了在微波干燥过程中，莲子多酚氧化酶(PPO)活性、抗性淀粉(RS)含量和色泽(亮度L、红色度a、黄色度b、色泽角H°、饱和度C)的变化规律：微波对．PPO活性具有较强的钝化作用，微波功率越高，加热时间越长，效果越好，但功率过高或时间过长，易导致莲子局部过热而焦化；较低功率的加热，有利于RS的形成，高功率或长时间加热会导致RS的含量下降；当加热时间一定时，随着微波功率的提高，莲子的色泽参数L值和b值下降，a值、H°和C的变化趋势不明显；当微波功率一定时，随着加热时间的延长，莲子的L值和H°下降，a值升高，b值和c先升高后下降，呈抛物线状变化。 4．根据莲子各色泽参数的变化规律，建立了相应的色泽动力学模型，其中饱和度(C)是描述莲子微波干燥期间色泽动力学变化的最佳指标，其动力学模型为C--0.019W+2.308t-0.154t<'2>+0.003t<'3>+29.285，R<'2>=0.964，显著性水平P(=0.000)<0.01，饱和度比其它色泽参数更能真实准确地反映出莲子色泽的变化动态。 5．采用了微波一热风联合干燥工艺对莲子进行干燥，以前期微波功率、装载量、转换水分含量和后期热风干燥温度为因素，以复水率、RS含量和色泽角(H°)为指标，进行四因素三指标的等水平均匀试验，结果表明：四因素对各指标影响的主次顺序各不相同，其中微波功率对各指标的影响最显著；经多元线性回归及统计检验，各指标的回归方程均极显著。采用评价函数法进行综合优化，得到莲子微波一热风联合干燥的最佳工艺条件为：前期微波功率539W，装载量200g，转换水分30％，后期热风温度70℃。 6．系统研究了自然干燥、热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥和微波一热风联合干燥等6种不同干燥工艺对莲子收缩率、复水性、RS含量、色泽(亮度L、红色度a、黄色度b、色泽角H°、饱和度C)和组织结构的影响，结果表明：不同干燥工艺对莲子收缩率的影响不同，按体积的收缩程度可排列为冷冻干燥<微波干燥<微波一热风联合干燥<热风干燥<自然干燥<真空干燥；冷冻干燥的莲子复水率最高，复水性能最好，其次为微波-热风联合干燥，自然干燥、热风干燥、真空干燥和微波干燥的莲子复水率较低；自然干燥、热风干燥、真空干燥和冷冻干燥莲子的RS含量较高，微波一热风联合干燥和微波干燥的RS含量低，提示微波加热能够大大降低莲子中的RS含量； 6种干燥工艺加工的莲子色泽以微波一热风联合干燥最佳，最接近于莲子的原始色泽参数值，其次为微波干燥和真空干燥，自然干燥、热风干燥、冷冻干燥莲子的色泽均较差；自然干燥、热风干燥、真空干燥和冷冻干燥莲子的组织结构均发生了明显的变形和皱缩，细胞壁结构受到不同程度破坏，部分淀粉颗粒裸露在细胞壁外；而微波干燥和微波一热风干燥则能够较好地保持莲子的原始组织结构。综合6种不同干燥工艺对莲子品质指标的影响研究结果，表明：微波一热风联合干燥是莲子的最佳干燥工艺。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1莲子的营养价值和保健功效

2莲子干燥技术的现状

3微波干燥技术的研究进展

3.1微波干燥原理及特点

3.2微波干燥特性及动力学模型研究

3.3微波处理对物料化学成分影响的研究

4不同干燥工艺对干制品品质特性影响的研究进展

5本项目研究的目的与意义

第二章莲子微波干燥特性及动力学研究

1材料与方法

1.1材料

1.2主要仪器

1.3方法

2结果与分析

2.1莲子微波干燥失水特性的研究

2.2莲子微波干燥温度变化的研究

2.3莲子微波干燥动力学模型的研究

3小结

第三章微波干燥对莲子主要品质影响的研究

1材料与方法

1.1材料

1.2主要仪器

1.3方法

2结果与分析

2.1微波干燥对莲子PPO活性变化的影响

2.2微波干燥对莲子RS含量变化的影响

2.3微波干燥对莲子色泽变化的影响

2.4微波干燥莲子色泽动力学模型的研究

3小结

第四章莲子微波—热风联合干燥工艺的优化研究

1材料与方法

1.1材料

1.2主要仪器

1.3方法

2结果与分析

2.1热风干燥对莲子品质的影响

2.2莲子微波—热风联合干燥试验

2.3莲子微波—热风联合干燥试验各指标的优化计算

2.4莲子微波—热风联合干燥试验综合指标的优化

3小结

第五章不同干燥工艺对莲子品质特性的影响

1材料与方法

1.1材料

1.2主要仪器

1.3方法

2结果与分析

2.1不同干燥工艺对莲子收缩率的影响

2.2不同干燥工艺对莲子复水率的影响

2.3不同干燥工艺对莲子RS含量的影响

2.4不同干燥工艺对莲子色泽的影响

2.5不同干燥工艺对莲子组织结构的影响

3小结

结论

参考文献

致谢