苦瓜微波-熱風(fēng)振動(dòng)床干燥濕熱特性與表觀形態(tài)研究

呂 豪 呂黃珍 楊炳南 呂為喬 杜志龍

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院， 北京 100083； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院， 北京 100083)

0 引言

微波干燥主要通過(guò)物料中分子運(yùn)動(dòng)和摩擦使物料溫度不斷升高，從而達(dá)到干燥的目的[1-2]。微波干燥在果蔬干燥領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注[3-5]。微波干燥具有選擇性，熱失控造成的干燥過(guò)程不均，隨著溫度的上升，干燥后期物料色澤暗淡、糊化、爆裂等技術(shù)問(wèn)題，嚴(yán)重影響干燥質(zhì)量[6]。熱風(fēng)干燥主要以熱風(fēng)與物料對(duì)流方式進(jìn)行干燥[7]，熱風(fēng)干燥設(shè)備相對(duì)較簡(jiǎn)單，干燥效率低，生產(chǎn)成本高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失嚴(yán)重[8-9]。為克服單獨(dú)微波干燥以及單獨(dú)熱風(fēng)干燥的缺點(diǎn)，獲得更好的干燥效果，結(jié)合微波干燥和熱風(fēng)干燥的優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)外學(xué)者將微波和熱風(fēng)干燥進(jìn)行有機(jī)組合[10]，微波熱風(fēng)組合干燥比微波干燥和熱風(fēng)干燥具有更高的效率，同時(shí)品質(zhì)穩(wěn)定。文獻(xiàn)[11]利用微波熱風(fēng)耦合干燥方法對(duì)胡蘿卜進(jìn)行干燥，通過(guò)對(duì)比熱風(fēng)干燥、微波干燥和微波熱風(fēng)耦合干燥得出，熱風(fēng)微波耦合干燥具有非常高的干燥速率和較優(yōu)的綜合產(chǎn)品品質(zhì)。文獻(xiàn)[6，12]研究了微波熱風(fēng)流態(tài)化干燥技術(shù)，在提高蘋(píng)果丁干燥均勻性上效果顯著。文獻(xiàn)[13]采用熱風(fēng)、微波、熱風(fēng)微波耦合3種干燥方法對(duì)南瓜片進(jìn)行研究，得出微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥明顯比單獨(dú)微波干燥和熱風(fēng)干燥時(shí)間短，微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥的南瓜片色澤明顯優(yōu)于單獨(dú)微波干燥和單獨(dú)熱風(fēng)干燥。文獻(xiàn)[14]通過(guò)熱風(fēng)、微波、微波聯(lián)合熱風(fēng)3種干燥方式對(duì)煮熟大豆進(jìn)行研究得出，微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥速度比單獨(dú)熱風(fēng)干燥提高4倍，比單獨(dú)微波干燥提高2倍，復(fù)水性指數(shù)比單獨(dú)微波干燥和熱風(fēng)干燥小50%～60%。

苦瓜(MomordicacharantiaL.)廣泛分布在熱帶和溫帶地區(qū)，我國(guó)南北省區(qū)均有種植。脫水后的苦瓜不但便于貯藏和運(yùn)輸，還提升了原料的口味。本文以新鮮苦瓜片為研究對(duì)象，利用課題組研究的微波-熱風(fēng)組合振動(dòng)流化床干燥機(jī)研究熱風(fēng)對(duì)苦瓜片微波干燥特性、濕熱特性和表觀形態(tài)的影響。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)原料為品質(zhì)新鮮的綠皮苦瓜，采購(gòu)于本地農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。為確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，隨機(jī)挑選同一批次表面無(wú)損傷、無(wú)蟲(chóng)害、無(wú)腐爛、無(wú)機(jī)械損傷的苦瓜作為試驗(yàn)材料，平均濕基含水率為(95.3±0.4)%，所購(gòu)的新鮮樣品置于(4±1)℃冰箱冷藏備用。干燥前，將苦瓜切成厚度為(5±0.2) mm的切片。

1.2 試驗(yàn)裝置與原理

微波-熱風(fēng)組合振動(dòng)流化床干燥機(jī)工作原理如圖1所示。裝備主要包括熱風(fēng)加熱系統(tǒng)、微波加熱系統(tǒng)、振動(dòng)流化床系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，熱風(fēng)溫度連續(xù)可調(diào)，微波源采用頻率為2 450 MHz的磁控管，功率400～4 000 W連續(xù)可調(diào)。振動(dòng)流化床系統(tǒng)由振動(dòng)電機(jī)、橡膠彈簧、振動(dòng)支架、物料盤(pán)等部件組成?？刂葡到y(tǒng)采用可編程式邏輯控制器(Programmable logic controller，PLC)和人機(jī)控制界面控制，分別與磁控管驅(qū)動(dòng)電源、溫度傳感器、振動(dòng)電機(jī)變頻器、電加熱箱、高壓風(fēng)機(jī)連接，實(shí)時(shí)調(diào)控工作狀態(tài)。熱風(fēng)經(jīng)過(guò)電加熱箱加熱后通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)經(jīng)布風(fēng)板進(jìn)入內(nèi)緩壓倉(cāng)穿透物料床層，調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率使物料在微波場(chǎng)中處于均勻流態(tài)化狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)物料的微波-熱風(fēng)組合流態(tài)化協(xié)同干燥，該干燥機(jī)可在不開(kāi)啟熱風(fēng)系統(tǒng)的情況下實(shí)現(xiàn)單獨(dú)微波流態(tài)化干燥工藝，也可單獨(dú)只開(kāi)啟熱風(fēng)干燥，當(dāng)超過(guò)設(shè)定最高溫度時(shí)，PLC系統(tǒng)控制磁控管停止工作，當(dāng)達(dá)到設(shè)定干燥時(shí)間后取出物料，頂部引風(fēng)機(jī)帶走物料加熱產(chǎn)生的水蒸氣。

圖1 微波-熱風(fēng)振動(dòng)床干燥原理圖Fig.1 Schematic of microwave-hot-airflow vibrating drying apparatus1.控制面板 2.磁控管 3.蒸汽排風(fēng)口 4.微波加熱倉(cāng) 5.物料盤(pán) 6.柔性鋼絲網(wǎng) 7.振動(dòng)電機(jī) 8.橡膠彈簧 9.電加熱箱 10.高壓風(fēng)機(jī) 11.振動(dòng)支架 12.熱風(fēng)布風(fēng)板 13.緩壓倉(cāng) 14.微波隔離網(wǎng) 15.布風(fēng)板多孔結(jié)構(gòu)

此外，主要儀器還有DFG801型電熱鼓風(fēng)干燥裝備(湖北黃石市醫(yī)療器械廠)、MiroMR20-030V-I型低場(chǎng)核磁共振分析儀(蘇州紐邁電子科技有限公司)、FLIR E40型紅外熱像儀(上海前視紅外熱像系統(tǒng)貿(mào)易有限公司)、HP-200型測(cè)色色差儀(廈門(mén)新銳儀器儀表有限公司)和Hitachi S3400 型掃描電子顯微鏡(日本日立公司)等。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前將物料放在室溫(20℃)下回溫2 h，將準(zhǔn)備好的新鮮苦瓜原料清洗，瀝干水分后利用專(zhuān)用切片裝置切片，厚度為(5±0.2)mm。每組平均質(zhì)量(1 000±4)g，將物料均勻單層平鋪在物料盤(pán)上，按照表1試驗(yàn)方案和參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，4種干燥方式下每隔10 min稱(chēng)量1次，直到干燥終點(diǎn)的干基含水率控制在8 g/g以下。每組試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值作為結(jié)果。干燥后將樣品取出、冷卻后裝入聚乙烯塑料袋，密封包裝。根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合裝備自身特點(diǎn)確定試驗(yàn)參數(shù)，如表1所示。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)參數(shù)Tab.1 Experimental design and experimental parameters

1.4 干燥參數(shù)計(jì)算

苦瓜片干燥過(guò)程中的干燥曲線(xiàn)采用水分比計(jì)算，公式為[15]

(1)

式中Mt——t時(shí)刻干基含水率，g/g

Mo——初始干基含水率，g/g

干燥速率計(jì)算公式為[16]

(2)

式中Mt1、Mt2——t1和t2時(shí)刻的干基含水率，g/g

干基含水率計(jì)算公式為[17]

(3)

式中Wt——任意干燥t時(shí)刻的總質(zhì)量，g

G——干物質(zhì)質(zhì)量，g

1.5 水分分布狀態(tài)分析

低場(chǎng)核磁共振(Nuclear magnetic resonance, NMR)是使氫質(zhì)子在磁場(chǎng)中形成核磁能級(jí)，當(dāng)電磁波能量等于原子核兩相鄰能級(jí)的能極差時(shí)，部分低能態(tài)的氫質(zhì)子躍遷到高能態(tài)而產(chǎn)生共振[18]。如果停止激發(fā)脈沖，氫質(zhì)子將返回到原來(lái)的低能態(tài)達(dá)到共同運(yùn)動(dòng)速度和方向的時(shí)間，稱(chēng)為橫向弛豫時(shí)間，用T2表示。試驗(yàn)利用NMR馳豫編輯脈沖序列(Carr-Purcell-Meiboom-Gill，CPMG)脈沖序列測(cè)定苦瓜片干燥過(guò)程中與各種水分相關(guān)的T2值。使用紐邁核磁共振分析軟件和重建技術(shù)算法100 000次迭代擬合，將采集到的T2衰減曲線(xiàn)代入弛豫模型，擬合并反演可以得到樣品的T2弛豫信息，包括弛豫時(shí)間及其對(duì)應(yīng)的弛豫信號(hào)分量，橫坐標(biāo)為10-2～104ms對(duì)數(shù)分布的100個(gè)橫向弛豫時(shí)間分量T2，縱坐標(biāo)為各弛豫時(shí)間對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅度，無(wú)量綱。試驗(yàn)根據(jù)弛豫時(shí)間的區(qū)間來(lái)劃分水分組成，設(shè)定結(jié)合水、不易流動(dòng)水與自由水分別對(duì)應(yīng)3個(gè)弛豫時(shí)間段T21(0.01～50 ms)、T22(50～500 ms)、T23(500～10 000 ms)[19-20]。

試驗(yàn)針對(duì)MD、MHAD1、MHAD2 3種干燥工藝每10 min取樣一次，針對(duì)AD每30 min取樣1次。利用NMR測(cè)量苦瓜片在各干燥工藝下不同階段弛豫時(shí)間T2信號(hào)曲線(xiàn)。

低場(chǎng)核磁共振成像(Nuclear magnetic resonance imaging, MRI)作為NMR的擴(kuò)展，可以提供自旋的空間信息，得到質(zhì)子在物料空間的分布。圖像中的亮度越高，說(shuō)明氫質(zhì)子的狀態(tài)越活躍，在苦瓜片脫水過(guò)程中，表現(xiàn)為水分的多少及其活躍程度。準(zhǔn)備4 組原料，每組預(yù)處理后苦瓜片約1 000 g，分別按照表1中參數(shù)進(jìn)行干燥，取樣測(cè)量干燥中間階段樣品的MRI信號(hào)，取樣時(shí)間參照水分比變化曲線(xiàn)。

1.6 干燥過(guò)程的熱像均勻性分析

試驗(yàn)利用FLIR E40型紅外熱像儀測(cè)量苦瓜片在4種干燥工藝下開(kāi)始階段、中間階段和干燥后期的熱像圖，并觀察熱像圖中最高溫度與設(shè)定最高溫度的關(guān)系，紅外熱像圖反映了物料在干燥過(guò)程中溫度的均勻度，根據(jù)不同工藝下干燥曲線(xiàn)結(jié)果設(shè)定采樣階段和采樣時(shí)間。

1.7 微觀結(jié)構(gòu)變化測(cè)定

分別選取4種工藝下干燥的脫水苦瓜片各一塊，樣品貼到磁控濺射儀上，進(jìn)行5 min噴金處理，并在10 kV加速電壓下通過(guò)Hitachi S3400型掃描電子顯微鏡掃描觀察，在放大300倍情況下對(duì)斷面和表皮拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦瓜片干燥特性

4種不同干燥方式下苦瓜片的干燥動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)和干燥速率變化曲線(xiàn)如圖2、3所示。由圖2可以看出，AD過(guò)程較為緩慢，整個(gè)干燥過(guò)程所需時(shí)間156 min，MD所需時(shí)間68 min，MHAD1所需干燥時(shí)間46 min，MHAD2所需時(shí)間38 min，MD、MHAD1、MHAD2分別比AD的干燥時(shí)間縮短56.4%、70.5%和75.6%。從MHAD1和MHAD2兩種干燥工藝的干燥曲線(xiàn)可知，隨著熱風(fēng)溫度和風(fēng)速的提高，干燥速率明顯加快，干燥時(shí)間縮短。熱風(fēng)溫度和風(fēng)速有利于提高物料內(nèi)水分子動(dòng)能，加快傳熱傳質(zhì)效率。由于苦瓜片含水率(95.3±0.4)%，含水率較大，而熱風(fēng)干燥是一個(gè)緩慢的過(guò)程，不利于保持苦瓜片的營(yíng)養(yǎng)成分，利用微波輔助熱風(fēng)干燥可以顯著縮短干燥的時(shí)間和保持有效營(yíng)養(yǎng)成分。

圖2 不同干燥方式下苦瓜片干燥曲線(xiàn)Fig.2 Drying curves of balsam pears slices with different drying technologies

圖3 不同干燥方式下苦瓜片干燥速率曲線(xiàn)Fig.3 Drying rate curves of balsam pears slices with different drying technologies

AD干燥前期干燥速率上升到最大值，開(kāi)始階段物料溫度由常溫逐漸升高，主要去除物料表面等自由水，隨后干燥速率逐步下降，主要是由于干燥從去除表面水分到內(nèi)部擴(kuò)散控制，到干燥后期干燥速率較為緩慢，干燥后期去除的主要是難以去除的結(jié)合水。MD、MHAD1、MHAD2脫水速率在干燥過(guò)程中快速升高，并維持在一個(gè)水平，這是由于微波輔助熱風(fēng)的作用，使得物料加熱過(guò)程是全體積加熱，干燥后期，隨著自由水的減少，水分遷移阻力加大情況下，微波輔助熱風(fēng)作用下使得苦瓜片降低到安全貯藏的含水率。

2.2 苦瓜片水分狀態(tài)分析

圖4 苦瓜片的NMR信號(hào)幅度-弛豫時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)Fig.4 NMR signal amplitude-relaxation time curves of balsam pears slices

信號(hào)幅度反映了水分活躍度，信號(hào)幅度是無(wú)量綱指標(biāo)，在同一采樣參數(shù)下，T2譜上信號(hào)幅度越強(qiáng)，含水率越高。圖4是4種干燥過(guò)程苦瓜片的T2變化曲線(xiàn)，右邊峰值下降很快，左邊峰值下降緩慢，說(shuō)明開(kāi)始階段自由水信號(hào)量最高，下降很快，隨著干燥的進(jìn)行，自由水含量降低，結(jié)合水和不易流動(dòng)水逐漸被干燥，左邊峰值較大，右邊的峰值較小。分析表明，在干燥后期，結(jié)合水和不易流動(dòng)水的區(qū)別明顯，逐漸分開(kāi)形成各自的峰，在干燥最終階段自由水基本上被干燥，僅剩余少量的結(jié)合水和不易流動(dòng)水。從圖4可看出，自由水在開(kāi)始干燥階段緩慢下降，之后迅速減少，4種干燥條件下去除自由水效率從大到小依次為MHAD2、MHAD1、MD、AD，這是由于開(kāi)始階段主要去除物料表面水分，隨著干燥進(jìn)行，物料內(nèi)外形成水分梯度，內(nèi)部水分需擴(kuò)散到表面才能脫除，熱風(fēng)情況下去除自由水速率會(huì)下降，微波輔助熱風(fēng)條件下，物料內(nèi)外同時(shí)加熱，可以顯著減少物料自由水去除時(shí)間。4種干燥方式下，不易流動(dòng)水先增加后減少，這是因?yàn)樽杂伤畯臒o(wú)序過(guò)渡到有序，部分自由水轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰琢鲃?dòng)水，后逐漸減少是由于隨著干燥進(jìn)行，物料的不易流動(dòng)水隨內(nèi)部擴(kuò)散去除。由圖4苦瓜片結(jié)合水峰面積變化可知，結(jié)合水先增加后逐步減少，這是由于一部分自由水與苦瓜片內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等結(jié)合變成結(jié)合水，從而使結(jié)合水開(kāi)始有一個(gè)升高的過(guò)程，在干燥后期，隨著干燥進(jìn)行，苦瓜片內(nèi)結(jié)合水變成自由水被脫除，結(jié)合水減少。

從圖4中間階段信號(hào)幅度可看出，熱風(fēng)溫度越高，信號(hào)幅度越低，說(shuō)明中間狀態(tài)時(shí)，微波熱風(fēng)組合干燥的水分最低，分析認(rèn)為，熱風(fēng)可以帶走物料表面的水蒸氣，還可以對(duì)物料起到表層加熱的效果，可以加速物料干燥過(guò)程，相對(duì)于其他3種干燥工藝，熱風(fēng)干燥的樣品各部分水分信號(hào)幅度最低。這說(shuō)明熱風(fēng)干燥工藝前半干燥周期，水分下降較快，越接近干燥終點(diǎn)，干燥越困難。當(dāng)物料干燥到干基含水率不高于8 g/g時(shí)，4種干燥工藝下自由水完全消失，弛豫時(shí)間低的左側(cè)出現(xiàn)新的峰值，可以判斷為極少量的結(jié)合水和不易流動(dòng)水。因此熱風(fēng)溫度以及風(fēng)速對(duì)苦瓜片的干燥水分遷移有顯著影響。

低場(chǎng)核磁共振與成像空間分布如圖5所示，圖像中亮度越高，說(shuō)明氫質(zhì)子的狀態(tài)越活躍，在苦瓜片干燥過(guò)程中，表現(xiàn)為水分活躍程度。可以發(fā)現(xiàn)不同干燥方式下苦瓜片干燥中間的水分信號(hào)分布在各個(gè)區(qū)域顯著不同。圖5a顯示MD工藝下樣品的水分信號(hào)最強(qiáng)，說(shuō)明微波干燥后期水分干燥速度較快。圖5d中AD工藝下樣品的信號(hào)量最弱，說(shuō)明熱風(fēng)干燥去除水分的能力逐漸變?nèi)?。圖5b、5c顯示MHAD1和MHAD2干燥工藝水分分布相對(duì)均勻，干燥水分信號(hào)密度介于AD和MD之間。說(shuō)明通過(guò)熱風(fēng)和微波的有效組合能控制物料的后期干燥速度，去水強(qiáng)度在整個(gè)干燥過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)改善產(chǎn)品的均勻性有重要意義。

圖5 不同干燥工藝中間階段苦瓜片MRI圖Fig.5 MRI results of balsam pears slices in middle of different drying processes

2.3 苦瓜片紅外熱像分析

圖6 MD不同干燥階段苦瓜片的紅外熱像圖Fig.6 Infrared thermographs of balsam pears slices at different stages of microwave drying

圖7 MHAD1不同階段苦瓜片的紅外熱像圖Fig.7 Infrared thermographs of balsam pears slices at different stages of microwave power 0.6 W/g combined hot-airflow 60℃

圖8 MHAD2不同階段苦瓜片的紅外熱像圖Fig.8 Infrared thermographs of balsam pears slices at different stages of microwave power 0.6 W/g combined hot-airflow 70℃

圖9 AD不同階段苦瓜片的紅外熱像圖Fig.9 Infrared thermographs of balsam pears slices at different stages of hot-airflow 70℃

試驗(yàn)得到4組工藝下不同干燥階段的熱像圖如圖6～9所示。從圖6可看出，隨著干燥進(jìn)行，MD干燥過(guò)程中物料溫度升高較快，在干燥后期物料盤(pán)四周的物料出現(xiàn)明顯過(guò)熱現(xiàn)象，這是由于物料在物料盤(pán)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，微波加熱時(shí)電磁波能量集中于局部溫度較高部位，作用于物料盤(pán)邊緣電磁場(chǎng)線(xiàn)發(fā)生彎曲，導(dǎo)致邊角處電磁場(chǎng)密度加大，導(dǎo)致物料盤(pán)邊角處物料的過(guò)熱現(xiàn)象和加熱的不均勻性。如圖7與圖8所示，隨著干燥進(jìn)行，物料溫度沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)熱效應(yīng)和邊角效應(yīng)，在干燥后期物料表面溫度明顯低于物料盤(pán)溫度，物料溫度較均勻，MHAD2干燥過(guò)程中物料溫度均勻性好于MHAD1干燥過(guò)程，微波熱風(fēng)組合干燥開(kāi)始階段含水率較高，在微波和熱風(fēng)作用下快速蒸發(fā)，物料在開(kāi)始階段溫度上升，并未達(dá)到最高溫度，是由于熱風(fēng)在微波干燥過(guò)程中加強(qiáng)物料表面空氣流通，可將物料表面氣化的水分盡快帶走，增強(qiáng)傳熱傳質(zhì)效果，提高干燥效率，當(dāng)物料溫度過(guò)高，起到降溫作用，物料溫度過(guò)低時(shí)起到加熱效果，使物料溫度保持在合適范圍，從而提高微波加熱的均勻性，保證被干物料的品質(zhì)，干燥后期物料達(dá)到最高溫度，微波源間歇工作，物料達(dá)到穩(wěn)定的溫度。在干燥過(guò)程中物料一直處于流化狀態(tài)，干燥溫度分布均勻，如圖9所示，AD干燥過(guò)程中，物料的水分由內(nèi)部擴(kuò)散到表面被熱風(fēng)帶走，整個(gè)干燥過(guò)程物料溫度升高較慢，在干燥后期，水分剩余極少的結(jié)合水以及不易流動(dòng)水，熱風(fēng)溫度全部作用于物料表面，物料溫度和熱風(fēng)溫度相當(dāng)。

2.4 苦瓜片微觀結(jié)構(gòu)分析

試驗(yàn)得到不同工藝下的脫水苦瓜片產(chǎn)品，觀察SEM 下脫水苦瓜片表面和橫截面的微孔結(jié)構(gòu)，分別如圖10和圖11所示。在300倍的放大倍數(shù)下，發(fā)現(xiàn)不同工藝下產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)有顯著的不同。單獨(dú)的微波干燥組織結(jié)構(gòu)完全被破壞，說(shuō)明細(xì)胞壁受到微波較大的刺激后被嚴(yán)重破壞。微波-熱風(fēng)組合干燥工藝下苦瓜片細(xì)胞之間有明顯邊界，細(xì)胞壁邊界褶皺明顯，形成不規(guī)則結(jié)構(gòu)，組織結(jié)構(gòu)疏松，由于熱風(fēng)作用的效果，對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞較小。熱風(fēng)干燥苦瓜片呈現(xiàn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)，這是由于熱風(fēng)是表層對(duì)流加熱，熱風(fēng)干燥工藝對(duì)水分驅(qū)除過(guò)程比較緩慢造成物料的收縮。微觀結(jié)構(gòu)表明，熱風(fēng)對(duì)保持被干物料的微觀結(jié)構(gòu)具有積極作用。從圖11可以看出，4種干燥工藝下脫水苦瓜片內(nèi)部結(jié)構(gòu)空隙較大，有利于脫水苦瓜片的復(fù)水性能。

圖10 不同干燥條件下苦瓜片表面的SEM形貌Fig.10 Microstructures of balsam pear slices surfaces dried by MAVD in different hot-airflow and microwave power

2.5 苦瓜片色澤分析

圖11 不同干燥條件下苦瓜片橫截面的SEM形貌Fig.11 Microstructures of balsam pear slices cross sections dried by MAVD in different hot-airflow and microwave power

試驗(yàn)得到4組工藝下的脫水苦瓜片產(chǎn)品，如圖12所示。4種干燥方式下，MD工藝下產(chǎn)品色澤最為暗淡，且收縮率最大，微波聯(lián)合熱風(fēng)干燥條件下，脫水苦瓜片的色澤明顯好于單獨(dú)的微波干燥，單獨(dú)熱風(fēng)干燥色澤與新鮮苦瓜片最為接近。4組產(chǎn)品中，MHAD2條件下脫水苦瓜片色澤最接近熱風(fēng)干燥，且明顯好于MHAD1條件下脫水苦瓜片，說(shuō)明熱風(fēng)顯著提升脫水苦瓜片色澤品質(zhì)。

圖12 不同干燥條件下脫水苦瓜片色澤Fig.12 Color of balsam pear slices with different drying technologies

3 結(jié)論

(1)4種干燥方式對(duì)苦瓜片的干燥特性均有顯著影響，微波0.6 W/g、微波0.6 W/g+熱風(fēng)60℃+風(fēng)速3 m/s、微波0.6 W/g+熱風(fēng)70℃+風(fēng)速6 m/s比單獨(dú)熱風(fēng)70℃+風(fēng)速3 m/s的干燥時(shí)間分別縮短56.4%、70.5%和75.6%。

(2)在濕熱特性上，微波-熱風(fēng)組合干燥后期物料溫度均勻性顯著優(yōu)于單獨(dú)微波干燥和單獨(dú)熱風(fēng)干燥，NMR/MRI 信號(hào)顯示，隨著物料干燥的進(jìn)行，水分的活躍程度顯著降低，熱風(fēng)溫度和風(fēng)速對(duì)微波干燥過(guò)程中水分分布均勻性有積極影響。

(3)在表觀形態(tài)上，熱風(fēng)70℃+風(fēng)速3 m/s干燥的脫水苦瓜片與新鮮苦瓜片色澤最為接近，兩組微波-熱風(fēng)組合干燥干燥所得樣品色澤優(yōu)于微波干燥。掃描電鏡觀測(cè)表明，單獨(dú)熱風(fēng)干燥對(duì)保持脫水苦瓜片細(xì)胞完整性效果最明顯，微波-熱風(fēng)組合干燥干燥的細(xì)胞完整性顯著優(yōu)于MD干燥。MHAD2干燥工藝在保證被干物料品質(zhì)前提下還極大提高了物料干燥效率，縮短了干燥時(shí)間。