苹果变温压差膨化干燥过程中水分扩散特性研究

本研究以富士苹果为原材料，创新性地利用数学模型和低场核磁共振及成像技术对变温压差膨化干燥（ExplosionPuffingDrying，EPD；以下简称EPD）过程中水分的扩散特性进行了研究。从工艺参数、前处理方式和预干燥含水率三方面对干燥过程中含水率的变化进行了数据分析。通过模型的建立和有效水分扩散率的计算，分析讨论各因素对干燥过程水分扩散特性的影响，并对脆片部分品质指标进行了测定，旨在建立水分扩散与品质之间的关联性，为膨化干燥设备的升级改进提供基础数据，丰富膨化干燥理论。通过对苹果变温压差膨化干燥过程中水分扩散特性的研究，得到以下结论： 1.苹果的初始含水率为90.9±2.1%。干燥过程主要为降速干燥过程，物料内部水分扩散控制 整个干燥过程。GAB模型为苹果脆片解吸平衡含水率数学模型；不同温度下苹果脆片有较好的稳定性，利于脆片的保存。2.不同工艺参数下，苹果变温压差膨化干燥的有效水分扩散系数Deff值大约在98.03×10-12～274.17×10-12m2s-1范围内。干燥过程中，水分的扩散主要受抽空温度和切片厚度的影 响显著，而膨化温度（70℃90℃范围内）对水分的扩散影响较小。3.采用钙离子溶液、牛奶溶液、麦芽糖浆溶液以及冷冻处理四种方法对苹果片进行了预处理，发现冷冻和牛奶浸渍处理加快膨化干燥速率，钙离子溶液、麦芽糖浆溶液浸渍前处理的干燥过程与空白样品差异不显著。 苹果片经过冷冻、牛奶浸渍的Deff分别为397.69×10-12m2s-1和302.67×10-12m2s-1，显著高于空白对照；麦芽糖浆溶液浸渍的Deff为154.07×10-12m2s-1，小于空白对照值；钙溶液浸渍处理的有效水分扩散系数为261.48×10-12m2s-1。 4.不同预干燥含水率对苹果脆片干燥过程水分扩散的研究中发现，苹果变温压差膨化干燥的Deff值随预干燥含水率降低而增大；到达临界含水率时，Deff值达到最大值；超过临界值后，Deff随预干燥含水率的降低而降低。5.结合工艺参数、前处理作用及预干燥含水率三方面影响及数学模型的拟合结果，确定 Parabolic模型为预测苹果变温压差膨化干燥过程中水分变化的数学模型。6.不同处理的脆片品质存在差异，色度、Aw、硬度、脆度、微观结构等随Deff值呈现规律性变化。7.变温压差膨化干燥过程苹果水分的T21、T22、T23和T24随着干燥过程的进行，均有一定规律的变化。新鲜的苹果片中水分基本上为自由水；均湿后，样品中各性质水分成一定比例。