一种利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理胡萝卜的方法

摘要

一种利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理胡萝卜的方法，属于果蔬食品加工技术领域。本发明过程为：胡萝卜选取、清洗去皮、切块、2450 MHz与915 MHz微波联合脉冲喷动干燥和充氮包装，两阶段微波顺序能互换。先2450 MHz后915 MHz干燥，调理胡萝卜块干基含水量降至0.15g/g以下，与普通热风干燥相比干燥时间缩短约30%，与普通微波干燥相比改善了干燥均匀性，不均匀率下降70%，β-胡萝卜素含量保存率达77%，复水比达3.24；先915MHz后2450 MHz干燥，胡萝卜块干基含水量降至0.15g/g以下，与普通热风干燥相比干燥时间缩短约40%，与普通微波干燥相比改善了干燥均匀性，不均匀率下降50%，β-胡萝卜素保存率达65%，复水率达2.84；均提高了产品综合品质。

权利要求

1.一种利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理胡萝卜的方法，其特征在于包括将胡萝卜原料进行选取、清洗去皮、切块、微波联合脉冲喷动干燥、充氮包装得到产品脱水调理胡萝卜；具体步骤为：（1）前处理：选取个大、无机械损伤的新鲜胡萝卜清洗去皮，切成5mm的胡萝卜方块；

（2）微波联合脉冲喷动干燥：

先2450 MHz再915 MHz微波联合脉冲喷动高效均匀脱水；将步骤（1）所得物料以2450 MHz微波联合脉冲喷动脱水，微波强度2W/g，脉冲频率为1 min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为30min；继续以915 MHz微波联合脉冲喷动脱水，微波强度3W/g，脉冲频率为1 min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为25min；

或先915 MHz再2450 MHz微波联合脉冲喷动高效均匀脱水：将步骤（1）所得物料以915 MHz微波联合脉冲喷动脱水，微波强度2W/g，脉冲频率为1 min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为30min；继续以2450MHz微波联合脉冲喷动干燥，微波强度2W/g，脉冲频率为1 min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为20min；

（3）包装工序：将步骤（2）所得微波联合脉冲喷动高效均匀脱水结束后的调理胡萝卜产品取出，进行每袋300-500g冲氮铝箔袋包装。

2.根据权利要求1所述利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理胡萝卜的方法，其特征在于：步骤（2）中，先2450 MHz再915 MHz微波联合脉冲喷动脱水时，2450Mhz脉冲喷动脱水后，物料胡萝卜块干基含水量降至2.5g/g；915 MHz脉冲喷动干燥后，调理胡萝卜块干基含水量降至0.15 g/g；

或先915 MHz再2450 MHz微波联合脉冲喷动高效均匀脱水时，915MHz脉冲喷动脱水后，调理胡萝卜块干基含水量降至3.7 g/g；2450 MHz脉冲喷动脱水后，调理胡萝卜块干基含水量降至0.15 g/g。

3.根据权利要求1所述利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理胡萝卜的方法，其特征在于：步骤（3）所得微波联合脉冲喷动干燥高效脱水调理胡萝卜产品干基含水量达到0.15 g/g以下，脱水结束后立刻进行包装，彻底隔绝环境中的空气，避免吸潮，此含水量以下的产品在避光密封包装储藏与阴凉处可以保存1年以上不出现明显品质变化。

说明书

一种利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理

胡萝卜的方法

技术领域

[0001] 本发明一种利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理胡萝卜的方法，具体涉及一种干燥加工脱水胡萝卜的方法，属于果蔬食品加工技术领域。

背景技术

[0002] 干燥指在化学工业中，借热能使物料中水分（或溶剂）气化，并由惰性气体带走所生成的蒸气的过程。干燥作为食品加工方式的一种，可将食品的含水量降至一定程度以下，以达到延长货架期，便于运输，开发新产品等目的。干燥是一项耗能的工作，其较长的加工时间以及维持物料较高温度的特性要求消耗大量能源。

[0003] 微波是频率在300 MHz到300 GHz的电磁波。其加热物料的基本原理在于由于微波属于电磁波的范畴，极性分子在微波场内随着微波运转频率的改变而不停转动，所产生的大量摩擦热使得物料被加热。微波干燥的特点之一在于内源性加热使得干燥时间大大缩短。由于物料内部极性分子分布不均以及微波场在干燥过程中的分布问题，使得普通微波干燥有不均匀现象产生。为了克服微波干燥的不均匀性，本发明采用脉冲喷动微波进行干燥，通过空气泵间歇性地向干燥腔中进气而形成喷动的气流，使得物料在干燥舱内不断改变位置而减轻了加热不均的现象，避免了烧焦点的出现，提高了产品的品质。

[0004] 本发明结合2450MHz微波频率与915MHz低频微波联合干燥对物料进行加工。高频微波在单位时间内频率改变速率更快，但是相应的微波穿透性不及低频微波。由于干燥阶段在大部分自由水脱除后会有一个非常明显的降速过程，此时采用低频微波对物料进行干燥可以利用低频微波更佳的穿透性使得物料内部的水分被脱除，从而缩短干燥时间，提高产品品质。此外由于915MHz微波的加热效率稍逊于2450MHz微波，这反而使得干燥过程更容易控制，在干燥末期由于物料含水量很低，过量加热容易导致物料烧焦。而915MHz微波在干燥后期的应用可以减轻这一效应，当利用915MHz进行前期干燥而后期利用2450MHz微波脉冲干燥时，可以进一步缩短干燥时间。

[0005] 李招娣等（2007）研究了胡萝卜片的微波干燥工艺条件优化，研究考察了切片厚度，干燥时间，装载量和微波功率对产品品质的影响。研究用胡萝卜片的失水率、感官品质、复水性等作为评价指标, 得到了微波干燥胡萝卜片的最佳工艺条件。实验结果表明最优条件为切片厚度为3 mm、干燥功率为0.315 kW、干燥时间为5min、装载量为8g。此研究只考虑了2450MHz下微波干燥的效果，没有涉及改善均匀性和利用低频微波干燥提高产品品质的问题。

[0006] 熊永森等（2008）通过胡萝卜片微波干燥功率与切片厚度失水特性试验，获得胡萝卜片微波干燥失水特性；进行了3因子（发射功率、切片厚度、缓苏时间）4指标（品质质量、复水比、单位时间降水率与单位耗电量）的二次正交回归试验。采用了非线性规划对各指标进行目标优化，得出各目标函数的微波功率、切片厚度、缓苏时间的最优组合；通过固定在综合优化点上，进行降维处理后，分析说明各因子与品质质量、复水比、干燥速率与单位能耗量之间的关系。实验结果得出了切片厚度与功率对微波干燥胡萝卜片失水规律，结果表明干燥末期失水难度增加，如果功率增加1倍，干制到安全含水率所需时间减少了60%～70%。与本发明方法相比，依旧是考察2450MHz微波频率下干燥效果，并未采用低频微波进行物料干燥，也没有设计任何改善干燥均一性的手段。

[0007] 马先英等（2007）研究了用热风与微波组合干燥胡萝卜的工艺，试验选定60%、50%、40% 3个水分含量作为热风干燥与微波干燥方式的转换点，整个干燥过程分为两个阶段：首先将预处理好的物料进行热风干燥, 达到选定的水分转换点含量时, 再用微波干燥为最终成品，热风温度分别控制在55、65、75℃, 风速为2.5 m/s, 微波功率分别控制在170、
255、340W，试验采取正交试验方案。结果表明用热风与微波组合干燥胡萝卜的最佳工艺参数为热风温度65℃ , 微波功率为170W，转换点物料含水率为60%；用热风与微波组合干燥的干燥速率较常规的热风干燥速率提高1.4倍以上，干制品的质量明显提高。该研究采用热风-微波联合干燥对胡萝卜进行干燥，与本发明的两种频率微波联合脉冲喷动高效干燥方法不同。

[0008] 马荣山等（2008）研究了不同干燥方法对胡萝卜粉理化性质影响的研究。试验采用热风干燥、微波干燥、真空干燥和冷冻干燥对胡萝卜进行干燥制粉, 研究干燥后的胡萝卜粉的理化性质。结果表明：热风干燥的胡萝卜粉容重最大，pH和Vc含量最低，吸水指数和吸油能力较好；微波干燥的胡萝卜粉吸水性最好，溶水性和吸油能力最差，氨基酸含量最低，容重仅小于热风干燥的胡萝卜粉，pH和氨基酸高于热风干燥的胡萝卜粉；在测试胡萝卜粉的各项指标中, 真空干燥好于热风和微波干燥, 而低于冷冻干燥；冷冻干燥的胡萝卜粉溶水指数和吸油能力好，容重低，氨基酸和Vc含量最高。该研究不涉及联合干燥研究，只是比较几种干燥方式对胡萝卜粉的干燥效果以及干燥后胡萝卜粉的理化指标。

[0009] 一些关于利用微波干燥胡萝卜以外原料的加工方法也被报道。陈燕与陈羽白（2004）针对荔枝热风干燥中存在的问题，应用自制的微波干燥试验测试系统，采用间歇干燥工艺，试验研究了荔枝微波干燥特性及干燥条件对干后品质、能耗的影响。结果表明：荔枝微波干燥主要处于恒速阶段，干燥速度取决于不同的间歇比；温度变化可分为上升和趋于稳定两个阶段；微波间歇时间对干后品质有显著影响，干燥能耗受间歇比的影响，但主要影响因素是加热时间。该研究采用间歇式微波干燥控制加热速率，防止干燥过度。与本发明相比并未采用相同的工作方式来防止干燥过程中的过热现象，也没有通过对不同频率微波的连用来提高产品质量。

[0010] 赵超等（2007）利用功率分别为800W、509W、290W的微波对花椒进行了间歇式干燥试验，并应用自制的微波干燥试验测试系统检测了花椒的质量和温度。试验结果表明，与传统热风干燥相比，微波干燥花椒的时间大大缩短，但干燥后的花椒品质不理想，微波功率越大，品质越差。分析认为由于微波的干燥不均匀性造成产品品质下降，与本发明相比，此研究并未采取任何提高干燥均匀性及防止产品局部温度过高的技术手段。

[0011] 通过科技文献分析，目前在低频与高频微波结合干燥果蔬制品方面的研究与应用报道还是空白。本发明中利用2450与915MHz微波联合干燥果蔬制品可以整合两种干燥方式的优点，可改善干燥均匀性，从而改善产品品质。

[0012] 经检索与本发明密切相关的专利，具体分析如下：

[0013] 张慜、王玉川，一种负压微波均匀化喷动干燥装置及应用，专利权人：江南大学（中国专利号：ZL 201010572843.0），该专利研究了由于物料在负压下能够实现喷动，采用该装置可实现物料在真空微波干燥条件下喷动、旋转、流动，达到物料高效、均匀干燥的目的，同时相对比常规冻干缩短了干燥时间40%以上，降低了生产的成本，该专利主要是对多果蔬脆片进行高真空微波冻干，利用的2450MHz微波波频率进行干燥，与本发明相比，其在真空条件下对物料进行喷动，且并未与915MHz低频微波相结合。

[0014] 骆少嘉，袁亚，朱梦矣，陶菲，一种草毒渗透脱水和真空微波干燥的方法（ 中国专利公告号：CN 101653167B），该专利研究了一种将草莓渗透脱水结合真空微波联合干燥的加工方式，与普通真空微波相比，能起到提高产品品质，缩短干燥时间的目的。与传统冻干相比，能够将48h的冻干时间缩短至2-3h，并提高了产品的营养和感官品质和功能特性，尤其使热敏性营养成分和生物活性功能成分的损失大为减少。与本发明相比，此专利采用渗透脱水与真空微波联合干燥的方式，与本发明的两种不同频率的微波联合干燥不同，且本发明未在真空条件下对物料进行干燥。

[0015] 宋永生，唐浩，王孝国，丁敏，郭精华, 传送带微波干燥装置(中国专利公告号：CN203550453U)，该专利包括：传送带，储料框和微波干燥器。采用传送带式物料输送方式来提高干燥均匀性，此装置省略了盛料容器，减少了盛料容器对微波的吸收，使得大部分的微波能量都用于物料的干燥，因而提高了微波干燥的效果和效率。与本发明相比，此专利通过带式输送来改善干燥均匀性，而本发明通过对物料进行喷动来改善干燥均匀性，并且通过与915MHz低频微波联合干燥来提高产品品质。

[0016] 韩彼特，基于真空微波干燥技术的高效率微波干燥系统（中国专利号：CN 202599063U），该专利基于真空微波干燥技术的高效率微波干燥系统。其微波从侧壁馈入，使物料加热更加均匀，设置在不同侧壁上的微波发生器可对微波内腔的物料进行多角度的微波发射，使微波内腔内微波功率密度均匀且大大增加干燥物料的效率，提高物料烘干的速度，加快了食品加工的速度。与本发明相比，此专利侧重于通过磁通管的排布方式改善干燥仓内的介电场的分布来改善干燥均匀性，与本发明通过动态改变物料在干燥仓内的位置来改善均匀性的方法不同。

[0017] 刘岩，范开，黄松，李龙军，贾佳丽，郝士海，一种鲜丹参微波干燥技术（中国专利号：CN102784199A），涉及一种中药技术，特别涉及一种鲜丹参微波干燥技术。此专利的鲜丹参药材的微波干燥方法，包括以下步骤：取鲜丹参药材，用微波干燥得到干丹参，其中微波干燥的条件是：温度35-90℃，干燥时间5-360min，常压或减压。与本发明相比，此专利无论是适用原料，辅助改善品质的手段或是磁通管类型均不相同。

[0018] 伊藤治郎，白藤浩一，微波干燥食品及其制造方法（中国专利号：CN1857125A），该专利通过对需干燥原料进行预处理，来制得具有优异复原性，风味，食感或者色调改变非常少的微波干燥食品。与本发明相比，此专利着重对需干燥样品的预处理，或者通过重组手段获得复合风味的食品，此种食品由于本身水分含量较为均匀，无形中提高了干燥均匀性，与本发明侧重点不同。

[0019] 徐华生，食用菌类微波干燥设备（中国专利号：CN103385528A），该专利提供一种食用菌类微波干燥设备，实现了集清洗，压制，干燥于一身，使用方便，操作简单，节省人力物力；集水装置与废水处理装置的设置，实现了清洗后废水的再利用，节能环保。与本发明相比，此专利注重一体化生产，重点在于节约人力物力以及节能环保。与本发明所涉及的技术差异较大。

发明内容

[0020] 本发明的目的是是克服现有技术存在的不足，提供一种利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效加工脱水调理胡萝卜的方法。

[0021] 本发明的技术方案，一种利用高低频率微波联合脉冲喷动干燥高效均匀脱水调理胡萝卜的方法，包括将胡萝卜原料进行选取、清洗去皮、切块、微波联合脉冲喷动干燥、充氮包装得到产品脱水调理胡萝卜；具体步骤为：

[0022] （1）前处理：选取个大、无机械损伤的新鲜胡萝卜清理去皮，切成5mm的胡萝卜方块；

[0023] （2）微波联合脉冲喷动干燥：

[0024] 先2450 MHz再915 MHz微波联合脉冲喷动高效均匀脱水；将步骤（1）所得物料以2450 MHz微波联合脉冲喷动脱水，微波强度2W/g，脉冲频率为1min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为30min；继续以915 MHz微波联合脉冲喷动脱水，微波强度3W/g，脉冲频率为1min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为25min；

[0025] 或先915 MHz再2450 MHz微波联合脉冲喷动高效均匀脱水：将步骤（1）所得物料以915 MHz微波联合脉冲喷动脱水，微波强度2W/g，脉冲频率为1min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为30min；继续以2450MHz微波联合脉冲喷动脱水，微波强度2W/g，脉冲频率为
1min喷动5次，每次5s间歇式喷动，脱水时间为20min；

[0026] 两阶段微波顺序能互换；

[0027] （3）包装工序：将步骤（2）所得微波联合脉冲喷动高效均匀脱水结束后的调理胡萝卜产品取出，进行每袋300-500g冲氮铝箔袋包装。

[0028] 将915 MHz微波作为第一阶段脱水，脱水时间相对短，但是对调理胡萝卜丁的品质和脱水均匀性与2450 MHz先微波的产品相比略微下降。

[0029] 步骤（2）中，先2450 MHz再915 MHz微波联合脉冲喷动脱水时，2450Mhz脉冲喷动脱水后，调理胡萝卜块干基含水量降至2.5g/g；915 MHz脉冲喷动脱水后，调理胡萝卜块干基含水量降至0.15 g/g；

[0030] 或先915 MHz再2450 MHz微波联合脉冲喷动脱水时，915MHz脉冲喷动脱水后，调理胡萝卜块干基含水量降至3.7 g/g；2450 MHz脉冲喷动脱水后，调理胡萝卜块干基含水量降至0.15 g/g。

[0031] 步骤（3）所得微波喷动联合高效脱水调理胡萝卜产品干基含水量达到0.15 g/g以下，脱水结束后立刻进行包装，彻底隔绝环境中的空气，避免吸潮，此含水量以下的产品在避光密封包装储藏与阴凉处可以保存1年以上不出现明显品质变化。

[0032] 本发明的有益效果：本发明与常规热风脱水产品相比能显著提高产品品质，显著缩短了加工时间，降低了能耗。且由于对物料进行了喷动，显著改善了脱水的均匀性。

[0033] 由于2450MHz高频微波与915 MHz低频微波联用，充分利用了915 MHz低频微波的优良穿透性能以及2450MHz高频微波的快速加热性能来提高可控性，从而提高产品综合质量。利用2450-915 MHz脉冲喷动加工脱水调理胡萝卜丁，总脱水时间55min，与普通热风脱水相比加工时间缩短约30%；与普通微波脱水相比改善了均匀性，不均匀率下降70%，β-胡萝卜素含量保存率达到77%，复水比达到3.24。