试析胡萝卜真空冷冻干燥工艺参数的试验研究

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1、Y762377硕士学位论文胡萝I、真空冷冻干燥工艺参数的试验研究研究生导师专业研究方向王博李成华教授农业机械化工程～农产品加工工程沈阳农业大学2005年5月沈阳农业大学硕七学位论文摘要胡萝h营养丰富，特别是胡萝素含量(2．1~4．2mg／1009)更高，具有防癌、抗癌、预防多种疾病的功效。但是用一般干燥方法极易大幅降低营养成分含量。冷冻干燥与一般的干燥方法相比，具有能够使热敏性物料在得到很好干燥的同时保持其新鲜时的色、香、味及营养成分的特点，因此适于胡萝b的干燥。但由于冷冻干燥需要的时间长，能耗较高

2、，所以研究其冻干工艺具有现实的指导意义。本文通过对真空冷冻干燥过程的理论分析，并以胡萝卜为干燥对象进行单因素试验，确定了各因素的变化区间：再通过二次回归正交旋转试验研究，得出了各因素与诸指标之间的二次回归模型；并对回归模型进行了优化分析，得出各个指标所对应的因素最优水平。通过理论分析及试验研究，得出以下结论：(1)依据阿伦纽斯溶解电离学说，测量了胡萝h的共晶点温度为一15℃～一16℃。(2)利用有效体积测定法，测定了胡萝h的不收缩干密度约为125kg／m3。(3)通过理论分析，得出基于URlF模型的

3、物料冻干时问td为，。：minf』生+竺，至『』旦盟+訇1。。l22(L—t)4a76al旯(■一t)6J(4)用分段逼近的方法对抛物线型加热函数、凹曲线型加热函数、凸曲线型加热函数以及s型加热函数进行了常数逼近，得到其逼近函数。通过加热温度变化模式对试验指标影响的单因素试验，得出：①凸曲线型加热函数的干燥时间最短；②抛物线型加热函数的干燥品质最好；③s型曲线加热函数的综合指标最优。(5)应用二次回归正交旋转试验得出干燥室压力P、物料厚度D以及加热温度丁与干燥速率ya／、物料体积变化率y。关系的回归

4、方程；根据回归方程，应用优化方法得出于燥速率最大和物料体积变化率最小时干燥工艺参数的最优解为：当干燥室压力为103Pa、物料厚度为3mm、加热温度为40℃时，干燥速率取得最大值2．4991g-(g．h)一；当干燥室压力为5Pa、物料厚度为3mm、加热温度为lO℃时，物料的体积变化率取得最小值7．0431％。关键词：胡萝l、；冷冻干燥；工艺参数；试验研究沈阳农业大学硕L学位论文1前言随着社会和经济的发展，人们对食品的要求已经从原来的量到如今的越来越趋向于质。传统的以贮藏为目的的农产品加工，满足了人们不

5、受季节和地域限制来获取各种动物性和植物性食品。但是传统的农产品加工方法在方便了生活的同时也存在一定的问题，例如其加工过程会造成农产品的色、香、味等品质变差；营养成分和生物活性成分的损失(如高热敏性的vc)；过分依赖化学添加剂所引起的食品安全问题日益引起了消费者的关注与担忧(李艳聪，李书环．2003)。近年来逐步兴起的真空冷冻干燥技术以其产品卓越的特性而得到广泛的应用。冻干产品无论在外形还是色泽上都较传统的农产品加工方法更有优势；冻干产品的物化指标和生物性状基本不变，最大限度的保持了农产品的营养价值。

6、正因如此，有些国家已经立法，要求食品企业必须在速食类产品中加入冻干蔬菜，以确保食品具有充足的营养(刘军，王德喜，徐成海．2003)。1．1真空冷冻干燥的过程分析1．1．1真空冷冻千燥过程真空冷冻干燥通常分成三个阶段：预冻阶段、升华阶段和解吸阶段。把各阶段的压力温度时间关系曲线连成一体，就是冻干曲线。不同的干燥物料品种其冻干曲线不同，不同的冻干机有不同的冻千曲线，不同的处理条件有不同的冻干曲线。也就是说冻干曲线适用于具体条件下的食品，条件有所变化，就要对冻干曲线进行修正。(1)预冻阶段进入冻千仓预冻的

7、物料应冷却、沥干，然后用搁盘盛放，厚度以不超过20mm为宜，太薄虽然冻干时间缩短，但因冻干仓冷凝器降温升温，循环介质降温升温所消耗热量相同而不经济。太厚水蒸汽升华阻力大，干燥时间延长，效率低。所以对于不同种类的物料应综合考虑能量以及工时的消耗，选取一个最佳厚度。预冻温度一般应低于物料的共晶点。这是因为物料的冷冻干燥过程是在真空状态下进行的，只有物料中溶液全部冻结后才能在真空下升华，否则，若有部分液体存在，在真空条件下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩，使冻前言干产品的体积缩小，而且溶解在溶液中的气体会在

8、真空下迅速冒出，使冻干产品鼓泡。物料在冻干仓的冻结应快速冻结，一般应在lh～2h达到预冻温度。通常的做法是在物料达到预冻温度后，还需要在此温度下停留lh-2h，这样可以使物料冻透，而不是立即进行升华干燥。这里提到的快速冻结不完全等同于速冻食品的快速冻结，速冻是在几分钟至三十分钟，物料冻至中心温度达一18℃，冰晶小，不破坏物质的细胞结构，解冻时营养成分流失少。而冻干中的冻结则是慢于速冻，又快于--23"12以下的冻结，从时间上看，介于两者之间，又接近于速冻。如果冻干中进