一種中短波紅外真空與負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)聯(lián)合干燥制備豆類休閑脆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中短波紅外真空與負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)聯(lián)合干燥制備豆類休閑脆粒的方法，屬于果蔬食品加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]中短波紅外真空干燥與負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥都是在較高的真空度(-0.07—0.095MPa)下進(jìn)行食品加工，物料處于真空環(huán)境中，在這種相對(duì)缺氧的狀態(tài)下進(jìn)行食品加工，可以減輕甚至避免氧化作用所帶來(lái)的危害，例如脂肪酸敗、酶促褐變或其它氧化變質(zhì)等，可以很大限度的保存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此過(guò)程可以減輕甚至避免食品在高溫加工中的氧化作用，保持原有產(chǎn)品的色澤、風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)成份，因此比較適合休閑食品的加工。
[0003]紅外線是一種電磁波，主要作用是熱作用。物質(zhì)的分子在吸收紅外能后，可使光子的能量轉(zhuǎn)變成分子的振動(dòng)即轉(zhuǎn)動(dòng)能量，也可使分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能量發(fā)生改變，并且振動(dòng)光譜有一種加寬振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，能擴(kuò)大以平衡位置為中心的振幅，加劇其內(nèi)部的振動(dòng)。由于電子的運(yùn)動(dòng)和分子的振動(dòng)是處在極高的速度下，這種運(yùn)動(dòng)不斷使晶格、鍵團(tuán)的振動(dòng)在其相互間產(chǎn)生碰撞、摩擦而快速發(fā)熱升溫。美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)將紅外輻射分為近紅外(0.75~2.5μπι)，中紅外(2.5~25 μm)和遠(yuǎn)紅外(25~1000 μπι)。研究發(fā)現(xiàn)在波長(zhǎng)λ=3~15μπι紅外輻射區(qū)內(nèi)物質(zhì)有很強(qiáng)的吸收帶，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)物質(zhì)在紅外波長(zhǎng)小于3ym時(shí)具有較好的穿透性(即低的吸收率)且水分是吸收紅外輻射能的主要物質(zhì)。本發(fā)明中采用的紅外線波長(zhǎng)在1~2μπι，相對(duì)于遠(yuǎn)紅外來(lái)說(shuō)具有較好的穿透性，這對(duì)于大且厚的物料來(lái)說(shuō)，盡可能的發(fā)揮紅外輻射的穿透作用是提高干燥效率和品質(zhì)的關(guān)鍵。
[0004]微波是頻率在300MHz到300GHz的電磁波，微波干燥具有內(nèi)部加熱、熱量傳遞快，加熱時(shí)間短等突出優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，微波穿透食品物料內(nèi)部直接作用于水分子，使物料內(nèi)部瞬間受熱，導(dǎo)致物料內(nèi)部水分的迅速汽化和迀移，并形成無(wú)數(shù)微孔通道，產(chǎn)生多孔性的結(jié)構(gòu)，并阻止產(chǎn)品的干縮，從而極大的提高產(chǎn)品的脆性，具有干燥速度快，產(chǎn)品松脆型好等優(yōu)點(diǎn)，非常適于制作休閑食品。但普通真空微波干燥有不均勻現(xiàn)象產(chǎn)生。為了克服微波干燥的不均勻性，本發(fā)明采用負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥進(jìn)行后續(xù)干燥，通過(guò)間歇性地向干燥腔中通入空氣而形成壓力差，從而導(dǎo)致物料在內(nèi)外壓差的作用下實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)動(dòng)，因而實(shí)現(xiàn)了微波的均勻加熱，避免了燒焦點(diǎn)的出現(xiàn)，提高了產(chǎn)品品質(zhì)的均勻性并且有一定程度的膨化，具有干燥時(shí)間短、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品品質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]高鶴、易建勇等(2015)研究了不同干燥溫度和不同紅外功率下番木瓜的中短波紅外干燥特性。結(jié)果表明:干燥溫度對(duì)番木瓜干燥速率的影響較大，紅外功率對(duì)番木瓜干燥速率影響較??；干燥溫度和紅外功率越高耗時(shí)越短，番木瓜中短波紅外干燥主要為降速過(guò)程。Henderson and Pabis模型是番木瓜中短波紅外干燥過(guò)程的最適模型，能夠較好地描述番木瓜中短波紅外干燥過(guò)程。番木瓜中短波紅外干燥的水分有效擴(kuò)散系數(shù)隨干燥溫度和紅外功率的增大而增大。從文中采用中短波紅外真空干燥的方法得出干燥的時(shí)間最短為2h左右，這與本發(fā)明中的干燥時(shí)間相比比較長(zhǎng)。此外，本發(fā)明是在真空的條件下實(shí)現(xiàn)物料的干燥，具有營(yíng)養(yǎng)成分保留率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]王俊等(1999)針對(duì)遠(yuǎn)紅外和微波干燥兩種干燥方式的特點(diǎn)，即:遠(yuǎn)紅外干燥的前期干燥速度快，水分排除速度快，但其穿透性不強(qiáng)，而微波干燥的穿透性強(qiáng)，在干燥后期可將物料內(nèi)部難排除的水分及時(shí)排除，但微波在干燥前期由于失水速度快而產(chǎn)生排濕困難，從而加大設(shè)備的干燥負(fù)荷。采用前期紅外干燥與后期微波干燥的聯(lián)合干燥可以解決這一問(wèn)題，但干燥后期存在著微波干燥的不均勻性的問(wèn)題。而本發(fā)明采用前期紅外真空干燥后期負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥的方式可以很好的解決干燥的不均勻性的問(wèn)題。
[0007]王洪彩、張慜等(2013)研究了不同干燥方式對(duì)香菇干燥的影響，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)微波耦合干燥的干燥時(shí)間最短，為90min，是一種最節(jié)能的干燥方式；其次是中短波紅外干燥(MIRD)，為200min ;熱風(fēng)干燥時(shí)間最長(zhǎng)為450min。干燥過(guò)程中，中短波紅外干燥和熱風(fēng)干燥樣品表面溫度較低且干燥均勻性好；熱風(fēng)微波耦合干燥樣品表面溫度急劇升高，干燥后期過(guò)熱現(xiàn)象嚴(yán)重。中短波紅外干燥的香菇截面呈多孔性的蜂窩狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，微孔較大且分布均勻，收縮率小，復(fù)水性好，且干燥能耗較低，是一種值得推廣應(yīng)用的干燥方式。此外，該研究者還研究了將MIRD分別用作冷凍干燥(FD)的預(yù)干燥和后續(xù)干燥的聯(lián)合干燥方式，結(jié)果表明MIRD+FD和FD+MIRD兩種15 min，和FD (6 h)+MIRD兩種聯(lián)合干燥方法分別縮短FD干燥時(shí)間的30%和33%，節(jié)約了 FD單位能耗26%和40%。FD產(chǎn)品的外形保持最好，F(xiàn)D+MIRD香菇的色澤、復(fù)水能力、感官密度與FD香菇接近，因此，F(xiàn)D+MIRD可用作一種提高M(jìn)IRD產(chǎn)品品質(zhì)和降低FD能耗的一種新技術(shù)，在以后的實(shí)際生產(chǎn)中值得推廣。但該論文中采用FD和中短波紅外干燥聯(lián)合干燥香菇，具有干燥時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，不利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]胡慶國(guó)(2006)比較了熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥和真空微波干燥對(duì)干燥毛豆品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)與真空微波聯(lián)合干燥方式不僅可使毛豆的Vc和葉綠素的保留率保持較高水平，在收縮率和復(fù)水性等方面和真空微波干燥非常接近，具有較好的脆性和咀嚼性，可使毛豆成為一種獨(dú)具風(fēng)味的新型休閑食品。但此論文中采用熱風(fēng)與真空微波聯(lián)合干燥方式進(jìn)行干燥毛豆，眾所周知，熱風(fēng)干燥有干燥效率低、時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。本發(fā)明則采用中短波紅外真空干燥聯(lián)合負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥來(lái)進(jìn)行，具有干燥效率高，干燥速度快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在真空干燥的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物料的噴動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物料的均勻干燥克服了微波干燥的不均勻性的缺點(diǎn)。
[0009]王玉川(2013)研究表明負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥裝置能夠明顯地提高負(fù)壓微波干燥均勻度:與轉(zhuǎn)盤式微波真空干燥相比，萵苣顆粒的最大溫度差從41°C降低到2.1°C，水分含量、色澤及收縮率的均勻度從7.7%、15.3%、15.9%分別降到1.5%、8.6%、9.4% ;與靜止式微波凍干相比，萵苣顆粒的最大溫度差從44°C降低到5°C，水分含量、色澤及收縮率的均勻度從20.6%、9.6%及19.0%分別降到8.8%、7.5%及8.3%。這表明負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥具有很好的干燥均勻性。
[0010]經(jīng)檢索與本發(fā)明密切相關(guān)的專利，具體分析如下:
1、中國(guó)發(fā)明專利“一種負(fù)壓微波均勻化噴動(dòng)干燥裝置及應(yīng)用”，專利權(quán)人:江南大學(xué)(張慜、王玉川，授權(quán)號(hào):ZL201010572843.0)，該專利研究了由于物料在負(fù)壓下能夠?qū)崿F(xiàn)噴動(dòng)，采用該裝置可實(shí)現(xiàn)物料在真空微波干燥條件下噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、流動(dòng)，達(dá)到物料高效、均勻干燥的目的，同時(shí)縮短了干燥時(shí)間40%以上，降低了大規(guī)模生產(chǎn)的成本。但全程采用負(fù)壓微波噴動(dòng)干燥的話，前期定期通入空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)物料的噴動(dòng)對(duì)于干燥的均勻性作用不大，且噴動(dòng)時(shí)物料相互之間的碰撞對(duì)物料的松脆性也有影響，同時(shí)空氣會(huì)帶走一部分熱量，造成一定程度的能量浪費(fèi)。本發(fā)明采用中短波紅外真空干燥聯(lián)合負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥方式進(jìn)行，前期物料一直處于高真空的條件下，有利于物料松脆結(jié)構(gòu)的形成，且無(wú)外界空氣的通入從而實(shí)現(xiàn)熱量的充分利用。后期采用負(fù)壓微波噴動(dòng)干燥又可以實(shí)現(xiàn)物料均勻的干燥。該種方式具有干燥效率高，干燥均勻性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]2、中國(guó)發(fā)明專利“一種適宜大批量調(diào)理食用菌脫水的中短波紅外與射頻聯(lián)合干燥的方法”，專利權(quán)人:江南大學(xué)(張慜、王洪彩、陳衛(wèi)平、王兆進(jìn)，申請(qǐng)?zhí)?ZL201210537827.7)，該發(fā)明采用前期中短波紅外干燥，后期射頻干燥的聯(lián)合干燥脫水的新方法，射頻的穿透性極強(qiáng)，可解決中短波紅外干燥后期水分難脫除的問(wèn)題，且射頻干燥時(shí)的物料可放置多層，在最大程度保留產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)與形狀的同時(shí)，可以顯著縮短干燥時(shí)間，降低干燥能耗，節(jié)約成本。本發(fā)明則采用中短波紅外真空干燥聯(lián)合負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥，既可以解決紅外干燥后期水分難以脫除的難題，又可以實(shí)現(xiàn)后期微波噴動(dòng)干燥的均勻性問(wèn)題。
[0012]3、中國(guó)發(fā)明專利“一種利用中短波紅外干燥法生產(chǎn)胡蘿卜片的方法”，專利權(quán)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所(畢金峰、陳芹芹、劉璇、吳昕燁，申請(qǐng)?zhí)?CN201310280812.1 )，該發(fā)明采用中短波紅外干燥法生產(chǎn)胡蘿卜片，紅外波長(zhǎng)l~4Pm，紅外燈功率625~1125W、溫度為70~90°C、干燥時(shí)間為30~60min，具有干燥耗時(shí)短、價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單、營(yíng)養(yǎng)成分保留率高等優(yōu)點(diǎn)。而本發(fā)明是在真空條件下實(shí)現(xiàn)物料的干燥，具有干燥速度更快的優(yōu)點(diǎn)。此外后期采用微波干燥可以很好的去除物料內(nèi)部的水分，干燥效率進(jìn)一步提高。
[0013]4、中國(guó)發(fā)明專利“一種耐鹽蔬菜與海魚重組休閑脆粒的負(fù)壓微波噴動(dòng)制備方法”，專利權(quán)人:江蘇大豐鹽土大地農(nóng)業(yè)科技有限公司、江南大學(xué)(朱鋮陪、張慜、王靈玉、邵正林，申請(qǐng)?zhí)?CN 201110252707.8)，此發(fā)明以冰鮮海魚和所選耐鹽蔬菜為原料，按比例混合，生產(chǎn)的休閑脆粒，色香味倶全。脆粒在負(fù)壓下實(shí)現(xiàn)噴動(dòng)、旋動(dòng)，干燥速度快、干燥均勻、干燥效率高，但同時(shí)該發(fā)明中全程采用負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)干燥，前期的噴動(dòng)對(duì)物料干燥的均勻性影響不大，且通入的空氣會(huì)造成不必要的熱量損失。而本發(fā)明采用中短波紅外真空聯(lián)合負(fù)壓微波脈沖噴動(dòng)的聯(lián)合干燥方式進(jìn)行，前期物料處于高真空的條件下，有利于物料松脆結(jié)構(gòu)的形成，且無(wú)外界空氣的通入從而實(shí)現(xiàn)熱量的充分利用。后期采用負(fù)壓微波噴動(dòng)干燥又可以很好的解決干燥的不均勻性的問(wèn)題。
[0014]5、中國(guó)發(fā)明專利“一種提高顆粒狀果蔬微波干燥均勻性的噴動(dòng)輔助方法”，專利權(quán)人:江南大學(xué)、海通食品集團(tuán)股份有限公司(張慜、孫金才、鐘齊豐，專利號(hào):ZL200810244418.1)，此發(fā)明將預(yù)處理后的果蔬放入微波噴動(dòng)干燥床內(nèi)，設(shè)定好微波功率及進(jìn)風(fēng)加熱溫度，之后調(diào)整噴動(dòng)床的中心進(jìn)風(fēng)量及進(jìn)風(fēng)角度，物料所接收的微波能比傳統(tǒng)的固定或流化形式更為均勻，且干燥效率很高，干燥后的果蔬能最大程度的保留其原有的色澤、外形及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)品松脆復(fù)水性好。而本發(fā)明是在后期利用負(fù)壓條件下實(shí)現(xiàn)物料噴動(dòng)的微波干燥形式，具有干燥效率更高、干燥品質(zhì)更好的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)豆類休閑脆粒的分段干燥的新方法。豆類清洗之后，進(jìn)行護(hù)色、漂燙或蒸煮，將