油菜花微波干燥工艺研究
2018-03-26董铁有任广跃
贾 淞, 董铁有, 任广跃
(1.河南科技大学农业装备工程学院,河南洛阳 471003; 2.河南科技大学食品与生物工程学院,河南洛阳 471003)
油菜是我国主要油料作物之一,在全国均有广泛种植。每年3、4月油菜花盛开,美丽的景色不仅形成了极佳的旅游资源,更为食品、医疗等行业提供了大量原材料。油菜花含有丰富的多糖、碳水化合物、维生素、氨基酸和钙、铁、锌、硒等微量元素。其中,花粉多糖具有很强的提高免疫能力,具有显著的防癌功效,微量元素硒具有抗衰老作用。因此,油菜花具有很高的营养价值,是很好的保健食品,受到越来越广泛的重视[1-5]。
然而,油菜花花期短,含水率高,花瓣小,采摘后如果没有合适的工艺进行处理,新鲜的油菜花极易发霉变质。而低温冷藏耗能、占地面积大,不易运输。因此,研究油菜花的干燥工艺就显得尤为重要。油菜花的干燥工艺目前少有研究,尤其是微波干燥技术应用于油菜花的干燥,尚无此方面的论文。微波干燥速度快,效率高,可以进行选择性加热,易于实现自动控制,可以根据生产实际实现随时关停,特别适合季节性强的农产品。本研究从微波干燥技术入手,为油菜花的干燥尤其是油菜花的微波干燥提供了有益的尝试[6-9]。
1 材料与方法
1.1 材料
3月22—25日盛开的油菜花,采摘后放入自封袋中,置于冰箱冷藏室内,12 ℃恒温密封存放。
1.2 仪器与设备
MYS800型微波发生器,电子天平,温度测量器,秒表。
1.3 方法
将油菜花取出,均匀平铺在190 mm×190 mm的金属物料盘内。将物料盘和油菜花一起放在干燥室内,由于物料盘是金属材质,无法吸收微波,可以保证新鲜油菜花充分吸收微波,分别使用功率密度5.33、8.23、9.81 W/g进行微波加热干燥,干燥前、后的油菜花见图1~图4。通过调节微波发生器的阳极电流调节功率,从而改变每次试验的功率密度。同时观察反射电流,尽量保证反射电流为0。加热一段时间后,取出物料盘,连同油菜花一起称质量,并测量油菜花温度,记录相关数据。如果质量连续3次保持不变,则停止加热。取出干燥后的油菜花,密封保存,便于进一步分析。
1.4 含水率计算[10]
物料中含水率可按2种方法定义:
(1)
(2)
式中:mw和md分别为物料中水分质量和绝干物料质量,即mw+md=mm。
2 结果与分析
试验使用的油菜花初始湿基含水率为83%,初始干基含水率为505%。
(1)微波发生器功率为160 W时,干燥室内功率密度为 5.33 W/g,加热1 min后,取出称质量。本次试验干燥速度缓慢,干燥效果不明显。
(2)微波发生器功率为255 W时,干燥室内功率密度为 8.23 W/g,加热1 min后,取出称质量。本次试验干燥速度明显比阳极电流60 mA时加快,干燥效果明显,且品质良好。干燥过程中,最高温度为40 ℃。花瓣干燥后的色泽,品相均保持良好。最终干燥至质量不变后,取出样品,测得湿基含水率为27%,干基含水率为37%,干燥过程中质量变化曲线、干基含水率变化曲线见图5、图6。
(3)阳极电流100 mA时,微波发生器功率为255 W,微波干燥时,功率密度为8.23 W/g,加热2 min后,取出称质量。本次试验干燥速度明显比试验(2)(阳极电流100 mA时,加热1 min)加快,干燥效果明显,且品质良好。干燥过程中,最高温度达到48 ℃。花瓣干燥后的色泽、品相也能够保持良好的效果。
最终干燥至质量不变时取出样品,测得湿基含水率为27%,干基含水率为37%。干燥过程中质量变化曲线、干基含水率变化曲线见图5、图6。
(4)阳极电流120 mA时,微波发生器功率为314 W,微波干燥时,功率密度为9.81 W/g。此时,干燥速度进一步增加,且品质依旧保持良好,干燥过程中最高温度为38 ℃,花瓣干燥后的色泽、品相均保持良好。最终干燥至质量不变时取出样品,测得湿基含水率为27%,干基含水率为37%。干燥过程中质量变化曲线、干基含水率变化曲线见图5、图6。
(5)取10 g油菜花,阳极电流设为100 mA,相应的微波发生器功率为255 W,此时,对应的功率密度为25.5 W/g。试验结果发现,干燥速度并没有明显加快,干燥至质量不变时,出现了焦糊现象,但数量较少。再次取出10 g新鲜油菜花,阳极电流设为120 mA,相应的微波发生器功率为314 W,此时,对应的功率密度为31.4 W/g。试验结果发现,焦糊现象显著增加,且花瓣尚未干燥,就已经出现焦糊现象(图7)。
从以上试验结果可以得知,油菜花花瓣的干燥功率要远远大于牡丹花瓣。原因在于油菜花瓣比牡丹花瓣小很多,平铺在物料盘中,堆积密度较大,花瓣与花瓣之间的空隙较小,通风、空气对流效果不明显,所以,油菜花花瓣承受的功率要大得多。
微波干燥时,干燥室内的能量分布可根据天线的辐射能分布瓣形来确定,所以油菜花温度的测量,只须要测量某一个位置,即可得到此次加热的最高温度。
和热风干燥相比,微波干燥速度快,效率高,且能够实现无风或微风干燥,有利于花瓣中花粉的保留。而且使用微波干燥工艺加工的花瓣,色泽鲜艳,优于热风干燥工艺加工的油菜花花瓣。
根据温度测量结果(表1)可知,微波干燥可以很好地控制油菜花的温度,对于油菜花的营养物提取十分有利,尤其是对维生素C,更能有效保证其含量。
表1 部分试验数据
3 结论
通过试验可知,油菜花完全可以使用微波进行干燥,且干燥效果良好,速度快,效率高,并能够保持油菜花干燥后的色泽、品相;油菜花的微波干燥功率密度远远大于牡丹花花瓣的微波干燥,这是由油菜花花瓣小、堆积密度大所致。所以,在干燥过程中要尤其注意翻动频率不能过低,一方面有利于油菜花受热均匀,另一方面也提高了油菜花吸收微波能的效率。实际生产中应当采用中等功率密度、长时间加热的方法,在保证油菜花干燥速度的同时降低油菜花的温度,以保持花瓣中的有效营养成分,并且可以利用缓苏工艺,降低能耗,节约成本。微波干燥油菜花时,最大功率密度不应超过31.4 W/g,否则,会出现花瓣焦糊现象。
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