发泡物料微波冷冻干燥制备功能性蓝莓食品

作     者：唐宇佳 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王维

授予年度：2021年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：冷冻干燥 吸波材料 微波加热 发泡 传质传热 

摘      要：冷冻干燥是将含湿物料在低温低压下以升华和解吸的方式除去湿份的过程。冷冻干燥能够有效保留原料的风味和挥发性成分,减少生物活性成分的降解,产品质量极佳。然而,冷冻干燥时间长、能耗高的缺点限制了其大规模应用。为了强化冷冻干燥过程、缩短干燥时间并获得高质量的蓝莓粉末产品,本论文通过对蓝莓果浆进行发泡处理以强化过程传质,采用吸波材料碳化硅(SiC)辅助微波加热以强化过程传热。此外,为了评价冷冻干燥产品的质量,建立了本产品的质量评价体系。首先测定了蓝莓果浆的共晶点,并以此为依据确定预冻温度;确定了合适的发泡剂和稳定剂浓度以获得具有较高膨胀率且稳定的泡沫;制备了未发泡和发泡两种冷冻样品,采用石英和SiC两种材质的底盘,进行了常规冷冻干燥和微波冷冻干燥实验,探究发泡处理和吸波材料辅助的微波加热对冷冻干燥过程的影响;对冷冻干燥产品水分含量、色泽、花色苷和总酚含量进行测定,以此为依据评价常规冷冻干燥和微波冷冻干燥产品质量;对未发泡和发泡物料冷冻干燥产品进行SEM形貌表征,从微观角度分析发泡处理的强化机理。实验结果表明,在30℃和15 Pa下采用石英底盘,发泡物料比未发泡物料冷冻干燥时间缩短了39.1%。当温度提高至40℃时,未发泡与发泡物料冷冻干燥时间分别缩短了15.2%和17.9%。在30℃、15 Pa下施加2 W微波功率,采用SiC底盘替代石英底盘,发泡物料微波冷冻干燥时间比发泡与未发泡物料常规冷冻干燥(0 W)分别缩短了14.3%和47.8%;微波功率提高至4 W时,干燥时间分别缩短了25.0%和54.3%。微波冷冻干燥产品与常规冷冻干燥产品的色泽参数以及花色苷单体总含量和总酚含量无显著性差异(p0.05)。常规冷冻干燥和微波冷冻干燥产品均具有较高的总单体花色苷和总酚保留率,分别在80%和75%以上。干燥产品的SEM形貌表征表明,未发泡物料干燥产品结构致密;而发泡物料干燥产品具有疏松多孔的结构,孔壁纤薄,减小了水蒸气的迁移阻力。吸波材料辅助的发泡物料微波冷冻干燥实现了过程传质传热的同时强化,大幅缩短了冷冻干燥时间,提高了过程经济性,而且干燥产品质量与常规冷冻干燥相当。在实现过程低能耗的同时,获得了高质量的产品。