气体射流冲击节能技术在苹果干燥加工中的应用研究

【摘要】： 在食品工业中,食品的生产、加工过程中都需要消耗大量的能源；因此节能问题就成为企业降低成本提高利润的重要手段之一。在大多数果蔬制品的前期加工过程中,果蔬制品的脱水烘干过程尤为显得更加重要,而这一过程要消耗大量的能源,因此如何降低干燥过程中的能耗,以及研究提高能耗的利用率也是研究的课题。本研究是以西安市洛川产的红富士鲜苹果为主要原料,采用食品工业加工干燥高新技术—气体射流冲击节能干燥技术,来研究气体射流冲击节能技术的能耗和研究苹果脆片、苹果丁、苹果条的加工干燥的最佳工艺参数。本课题研究分四个部分：第一部分,通过查阅大量的中外文资料确定课题研究方向,即文献综述部分。第二部分,通过苹果片干燥物料的正交试验确定较佳的气体射流冲击干燥的工艺参数。第三部分,以第二部分的结论作为气体射流冲击干燥的固定参数来对比热风干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷冻干燥在能量消耗方面的研究,以及加热管余热回收装置和不加此装置的节能研究。第四部分,按照通用旋转组合设计试验方案,通过单因子试验确定各单因子的最佳值或范围,然后通过二次通用旋转组合设计试验,研究得出最佳干燥苹果片、苹果条、苹果丁的干燥工艺参数。 本研究的试验结果如下： 1.在相同品质和大小的苹果片物料的条件下(苹果原料为西安市洛川产红富士鲜苹果,切片厚度8mm)通过对比热风干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷冻干燥在能量消耗方面的研究发现：除了微波干燥外,气体射流冲击干燥在能量消耗最少,比热风干燥节能47.80%,比真空干燥节能46.23%,是真空冷冻干燥能耗的1／10,其单位能耗为30.352±0.01MJ·kg-1。在干燥时间相同的情况下,气体射流冲击干燥增加热管余热回收装置和不加热管余热回收装置相比加热管余热回收装置时可以节约能耗11.72%。 2.试验结果表明干燥温度对产品的品质有显著的影响,温度对产品品质的影响呈负相关变化,随着温度的升高产品的品质呈降低趋势,苹果物料的形状大小,喷嘴到物料的距离对产品的复水比(Y1),感官评价(Y2),Vc的含量(Y3)有一定的影响。影响苹果干燥加工的因素由大到小依次顺序为干燥温度苹果物料的形状及大小喷嘴到物料的距离。 3.不同形状的苹果物料最佳工艺参数确定,试验采用二次通用旋转组合设计： 3.1苹果片干燥参数的优化方程及最佳工艺选择(R20.8)Y1=4.15251-0.49728X1+0.37344X2+0.55094X3+0.22553X12-0.17221X22-0.47803X32Y2=8.48858-0.82076X1+0.71292X2+0.59633X3-0.38931X12-0.81358X22-0.77645X32+0.26250X1X3Y3=3.86261-0.40312X1+0.23621X2+0.58142X3-0.15815X32-0.14250X1X2 在实际生产过程中不可能对每一个产品指标面面俱到,因此根据每个因素试验的最优指标值取平均值(取整数)作为苹果片干燥的最佳工艺参数。所以苹果片的最佳工艺参数为：干燥温度(X1)=66℃,喷嘴到物料的距离(X2)=171mm,干燥苹果片的物料厚度(X3)=9mm。 3.2苹果条干燥参数的优化方程及最佳工艺选择(R20.8)Y1=4.01487-0.14069X1+0.44859X2+0.52118X3+0.24489X12-0.23418X22-0.37737X32+0.29000X1X2+0.19250X1X3+0.11250X2X3Y2=8.09162-0.23075X1+0.35852X2+0.43112X3+0.23793 X12-0.24113 X22-0.38432X32+0.38625X1X2+0.28875 X1X3+0.20875 X2X3Y3=3.90631-0.30098X1+0.14035X2+0.50114X3-0.13781X12-0.24034X32-0.63125X1X2+0.17375X1X3-0.15625X2X3 根据每个因素试验的最优指标值取平均值(取整数)作为苹果条干燥的最佳工艺参数。所以苹果条的最佳工艺参数为：干燥温度(X1)=68℃,喷嘴到物料的距离(X2)=168mm,干燥苹果条的大小(X3)(宽×高)=10mm。 3.3苹果丁干燥参数的优化方程及最佳工艺选择(R20.8)Y1=3.01845+0.41404X2+0.37420X3+0.32371X12-0.16949X22-0.32329X32Y2=7.63826-0.21418X1+0.36199X2+0.44113X3+0.21096 X12-0.25043 X22-0.40245X32+0.37875X1X2+0.26875 X1X3+0.22375 X2X3Y3=3.03458-0.21797X1+0.16675X2+0.51482X3-0.09001X12+0.06025X22-0.58250X1X2根据每个因素试验的最优指标值取平均值(取整数)作为苹果丁干燥的最佳工艺参数。所以苹果丁的最佳工艺参数为：干燥温度(X1)=69℃,喷嘴到物料的距离(X2)=170mm,干燥苹果丁的大小(X3)=10mm见方。 【关键词】：气体射流冲击 节能 干燥 苹果
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TS255.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第一章 文献综述12-27
• 1.1 气体射流冲击技术在食品工业中的国内外研究进展12-15
• 1.1.1 气体射流冲击原理及干燥机12-14
• 1.1.2 气体射流技术在国外的研究进展14
• 1.1.3 气体射流冲击干燥在国内的应用与发展14-15
• 1.2 热管回收余热技术15-19
• 1.2.1 热管工作原理示意图15-16
• 1.2.2 热管工作原理16-17
• 1.2.3 热管的基本特性17
• 1.2.4 热管技术国外研究进展17-18
• 1.2.5 国内研究进展18-19
• 1.3 食品干燥19-25
• 1.3.1 食品干燥的特点和方法19-20
• 1.3.2 食品干燥加工技术的进展20-25
• 1.4 苹果的加工概况25-26
• 1.5 本课题研究的目的、意义和内容26-27
• 第二章 气体射流冲击干燥工艺的选择27-33
• 2.1 材料与方法27-29
• 2.1.1 试验材料和仪器27
• 2.1.1.1 试验材料27
• 2.1.1.2 主要仪器与试剂27
• 2.1.2 试验方法27-28
• 2.1.2.1 测定指标27-28
• 2.1.2.2 操作要点28
• 2.2.3 正交试验设计28-29
• 2.2 结果与分析29-32
• 2.2.1 因素对Vc含量的影响30
• 2.2.2 温度对Vc含量的影响30
• 2.2.3 喷嘴距离对Vc含量的影响30
• 2.2.4 干燥盒宽度对Vc含量的影响30-31
• 2.2.5 物料的堆积厚度对Vc含量的影响31
• 2.2.6 感官质量综合评价31
• 2.2.7 因素对外观的影响31
• 2.2.8 因素对质地的影响31-32
• 2.2.9 因素对风味的影响32
• 2.3 结论32-33
• 第三章 气体射流冲击干燥的能耗研究33-38
• 3.1 材料与方法33-35
• 3.1.1 试验材料和仪器33
• 3.1.1.1 试验原材料33
• 3.1.1.2 主要仪器设备33
• 3.1.2 试验方法33-35
• 3.1.2.1 试验指标34
• 3.1.2.2 操作要点34-35
• 3.2 结果与分析35-37
• 3.2.1 苹果脆片干燥前后质量变化及总能耗35
• 3.2.2 苹果脆片的能耗及分析35-36
• 3.2.3 气体射流冲击干燥加热管余热回收装置和不加热管余热回收装置的干燥能耗对比36-37
• 3.3 结论37-38
• 第四章 气体射流冲击干燥不同形状的苹果物料的工艺优化38-78
• 4.1 气体射流冲击干燥单因素试验38-46
• 4.1.1 材料与方法38
• 4.1.1.1 试剂和仪器38
• 4.1.1.2 试验方法,试验指标的测定38
• 4.1.2 单因素试验结果与分析38-46
• 4.1.2.1 苹果片的不同厚度对产品品质的影响39-41
• 4.1.2.2 苹果丁的不同大小对产品品质的影响41-42
• 4.1.2.3 苹果条的不同大小对产品品质的影响42-43
• 4.1.2.4 干燥处理的不同温度对产品品质的影响43-44
• 4.1.2.5 喷嘴到物料的不同的距离对产品品质的影响44-45
• 4.1.2.6 干燥盒的不同宽度对产品品质的影响45-46
• 4.1.2.7 物料的堆积厚度对产品品质的影响46
• 4.2 苹果片、苹果条、苹果丁最佳干燥工艺参数的筛选研究46-78
• 4.2.1 材料与方法46-47
• 4.2.1.1 试验材料46
• 4.2.1.2 试验药品46-47
• 4.2.1.3 试验方法47
• 4.2.1.4 试验指标47
• 4.2.2 苹果片的二次通用旋转组合设计试验的结果分析47-59
• 4.2.2.1 三因素二次通用旋转组合设计试验方案及结果47-48
• 4.2.2.2 实验结果方差分析48-51
• 4.2.2.3 单因素分析51-57
• 4.2.2.5 最大值模拟分析57-59
• 4.2.3 苹果条的二次通用旋转设计试验的结果分析59-69
• 4.2.3.1 因素对产品复水的影响59-62
• 4.2.3.2 单因素分析62-65
• 4.2.3.3 因素的交互效应分析65-67
• 4.2.3.4 最大值模拟分析67-69
• 4.2.4 苹果丁的二次通用旋转设计试验的结果分析69-78
• 4.2.4.1 因素对产品品质的影响70-73
• 4.2.4.2 单因素分析73-74
• 4.2.4.3 因素的交互效应分析74-75
• 4.2.4.4 最大值模拟分析75-78
• 第五章 结果分析与结论78-82
• 5.1 分析78-79
• 5.1.1 气体射流冲击干燥原理78
• 5.1.2 影响气体射流冲击干燥的因素78-79
• 5.1.3 气体射流冲击干燥节能分析79
• 5.1.4 创新点79
• 5.1.5 进一步研究的方向79
• 5.2 结论79-82
• 5.2.1 能耗79-80
• 5.2.2 苹果片的优化干燥工艺参数80
• 5.2.3 苹果条的干燥工艺参数80-81
• 5.2.4 苹果丁的干燥工艺参数81-82
• 参考文献82-87
• 致谢87-88
• 攻读学位期间研究成果88

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