懷山藥常壓冷凍干燥質量衰退控制.pdf

1、懷山藥(Chineseyam)為薯蕷科(Dioscoreaceae)多年生食藥同源食物，位居我國“四大懷藥”之首，其富含黏液多糖、皂苷、多酚氧化酶、淀粉、尿囊素、粘液蛋白和鐵、鈣、鋅等多種營養(yǎng)素，素有“懷參”之稱。由于懷山藥黏液多糖、淀粉、水分含量較高，在存儲過程中易腐爛變質，實施干燥處理可使其含水量處于安全范圍內(nèi)，進而保證懷山藥的營養(yǎng)品質。傳統(tǒng)干燥技術存在除濕方式單一、除濕效果差、產(chǎn)品品質下降等問題。針對這些問題，本課題設計并搭建了基

2、于渦流管制冷常壓冷凍干燥試驗臺(包括空氣壓縮機系統(tǒng)、渦流管制冷系統(tǒng)、干燥箱及 PLC控制系統(tǒng))。以渦流管作為制冷源，為干燥處理提供對流換熱介質，使得干燥箱內(nèi)物料水分升華，受到渦流管冷氣端氣流場控制，兼有冷凍干燥高品質和對流干燥低成本的優(yōu)點。為提高懷山藥干燥品質，解決其加工與保鮮問題，促進懷山藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，本文采用常壓冷凍干燥方法對懷山藥的干燥特性及干燥品質進行探索與研究。主要結論如下：
　　1、搭建了一套渦流管制冷常壓冷凍干燥裝置

3、，選用懷山藥等物料作為凍干試驗材料，以渦流管為制冷源，對物料的凍干規(guī)律進行試驗研究，分別考察了渦流管進口壓力、物料厚度、給熱模式、物料種類及形狀等因素對干燥過程的影響；在干燥處理過程中，物料性質及內(nèi)部結構對干燥速率影響較大。通過適當減小物料厚度和采用對流輻射耦合變溫給熱模式均可提高干燥速率。干燥室內(nèi)溫度略高于物料三相點溫度時，渦流管制冷常壓冷凍干燥過程仍可進行。對懷山藥而言，當冷氣流率μ為0.4～0.5，進口壓力為0.3MPa時，制冷效

4、率最佳。
　　2、為獲取高品質懷山藥干制品，采用微波輔助真空冷凍干燥技術對懷山藥進行干燥處理，并對其干燥特性及干燥品質進行評價。以物料切片厚度、真空度、微波功率為試驗因素，以復水率、多糖得率及色澤L值為試驗指標，考查干燥條件對懷山藥干制品質量的影響；采用線性加權法，將多目標綜合優(yōu)化，確定干燥工藝的最佳參數(shù)組合。結果表明：各因素對綜合指標的影響主次為：切片厚度＞真空度＞微波功率。在切片厚度為5mm、真空度為100Pa、微波功率為3.

5、75W的條件下，微波輔助真空冷凍干燥懷山藥切片達到安全含水率0.12g/g(d.b)時所需干燥時間為150min，干燥耗能為7875.9kJ/kg。同時制得的干制品品質優(yōu)良，復水性好，色澤潔白，多糖損失少，其復水率、色澤 L值和多糖得率分別為95.6％、92.90、18.97%。
　　3、為獲得較優(yōu)的懷山藥干燥方法，以干制品質量(復水性、收縮率、色澤、硬度、多糖得率、抗氧化性)和干燥能耗為評定指標，比較常壓冷凍干燥、微波輔助真空冷

6、凍干燥、真空冷凍干燥、真空干燥以及熱泵干燥5種高品質干燥方式對懷山藥切片干燥特性和干燥品質的影響。結果表明：采用常壓冷凍干燥和微波輔助真空冷凍干燥方法制得干制品品質最接近于真空冷凍干燥技術，并且干燥能耗分別僅為冷凍干燥的28.8%、36.9%。常壓冷凍干燥、真空冷凍干燥及微波輔助真空干燥干燥后品質均優(yōu)于熱泵干燥和真空干燥。因此，從干燥品質和能耗兩個方面綜合考慮，常壓冷凍真空冷凍干燥處理不僅能提高懷山藥干燥速率，而且在保證干燥品質的前提下

7、減少了干燥能耗。
　　4、通過三因素二次通用旋轉組合試驗，以新鮮懷山藥為原料，進行常壓冷凍干燥試驗，建立多糖得率，皂苷得率，復水率的回歸方程并進行顯著性檢驗。獲得了懷山藥常壓冷凍干燥質量衰退控制最佳操作工藝參數(shù)：當干燥溫度為-5℃、進口壓力為0.3MPa、切片厚度為10mm時，其多糖得率最高(12.11%)；當干燥溫度為-10℃、進口壓力為0.6MPa、切片厚度為2mm時，皂苷得率最高(0.59%)；當干燥溫度為-5℃、進口壓力為