网站导航
技术文章
当前位置:主页 > 技术文章 > 四环冻干—山药的冻干

四环冻干—山药的冻干

更新时间:2023-09-14 点击次数:393


山药的冻干


山药别名怀山药、山芋,四川称百苕,湖南叫野百薯,杭州学名为白药子。山药是著名的薯蓣科药用植物。山药每百克鲜品中含水分82.6g,碳水化合物14.4g、蛋白质1.5g,维生素C4mg、胡萝下素0.02mg,以及钙、铁、胆碱、黏液汁、酶、薯芋皂苷等。山药的黏液富含糖、蛋白质,内有消化酵素,可增强人体的消化能力,但易受高温破坏而丧失其作用。

山药贮存过程中要防止发霉变质,传统贮存方法主要是用硫黄粉熏后,晒干或炭火烘干。

传统的加工工艺会造成山药营养成分损失大,而且经硫黄熏蒸后,含硫化学物质残留在产品中,会引起食品安全问题。冻干山药的目的是得到营养丰富,药效不变,能长期贮存运输的山药。这种山药除药用以外,可用作为保健食品和功能食品的添加剂,制成各种糕点、休闲食品供老人、儿童食用。

近年来,随着药用、保健食品和功能食品用量的增加,对山药原粉的需求量日渐增长,尤其是山药粉出口创汇,更引起有识之士的注意。为保持山药的药效和营养成分,便于长期贮存和运输。


0 1

冻干山药粉的工艺


冻干山药的目的是得到营养丰富新鲜的山药粉。冻干山药粉的工艺包括:前处理、预冻、升华干燥、解析干燥和后处理。前处理工序是选取新鲜优质山药,经清洗和去皮后切片。切好的山药片直接摆放在冻干箱的搁板上。冷冻、升华干燥和解析干燥全在冻干箱内进行。


0 2

预冻

预冻可分速冻和慢冻两种。为使预冻过程中形成较大冰晶,以便给升华干燥创造良好的传质条件,实验中采用慢冻。将厚8mm左右的山药片铺放在冻干箱的搁板上,将一电阻温度计插入山药片中心,另一电阻温度计放在搁板表面上,关上冻干箱门,启动制冷系统,将山药片冷冻到共熔点温度以下(测得山药共熔点温度为-18~-20℃),保持一定时间,预冻即结束。预冻时间为2.5h,效果较好。


0 3

升华干燥

升华干燥时,将制冷系统切换到水气凝结器上,待水气凝结器温度降至-20℃左右,即可开真空泵,对冻干箱抽真空。冻干箱真空度达到20Pa左右即可开始加热,这时一定要注意控制加热速率,应保持山药片内的温度在共熔点以下,以防止加热过快造成制品熔化。实验证明,真空度控制在50Pa左右时,传热、传质效果较好,升华速率较快。升华干燥时间为8h。


0 4

解析干燥


为保证产品质量,在解析干燥阶段搁板温度不要超过50℃,山药片温度不要超过40℃。解析干燥时间为2.5h。曾试验提高搁板温度到80℃,以便提高干燥速率,缩短干燥时间,试验结果发现有少量硬结小块,颜色变黄,似有烧焦现象,造成质量下降。实验得出较好的冻干曲线如图6-4所示,总计冻干过程耗费时间13h。


0 5

冻干山药的传热传质模型


山药冻干的传热、传质模型采用传统的冰界面均匀退却模型(简称URIF模型),如图6-5所示。图中Q为传热;m为传质;1为干层;2为移动冰界面;3为冻结层,4为搁板。由于山药片是通过垫一些小薄木片放在搁板上的,与URIF模型中假定下搁板(x=b)处是绝热的相近似,忽略了下搁板通过冰界面的冰层的导热。这种模型可采用直角坐标系来分析计算。

694a2be2a45cfdce758891bbaec17b4.jpg

式中,b为山药厚度,实验中b=0.008m;ρ为冷冻层冰的密度,ρ=800kg/m³;γ为冰升华潜热,γ=2.8×106J/kg;ε为冻干物料孔隙率,定义为冻干物料孔隙体积与总体积之比,ε=0.7;λ为已干层热导率,λ=0.03W/(m·℃)[即0.03J/(s·m·℃)];Tw为干层外表面温度,Tw=40℃;Ts为升华界面温度,Ts=-18℃;α为已干层导温系数,m²/s

823c7665215726f6cf844f1972a84cc.jpg

式中,c为已干层比热容,c=1800J/kg;ρ为已干层密度,ρ=350kg/m³。经计算得α=4.7×10-8m²/s,t=8.09h。计算结果与实验值基本相符。

从式(6-4)、式(6-5)计算可知,山药的铺放厚度对升华干燥时间的影响很大。在其他参数相同的情况下,厚度从8mm增加到10mm时,所需升华干燥时间从8.09h增加到12.65h。厚度仅增加2mm,升华干燥时间却增加了4.5h。厚度从8mm减少到5mm时,所需升华干燥时间从8.09h减少到3.17h。厚度减少3mm,时间却减少了近5h。此计算值与实验结果基本相符。随着厚度的增加,预冻时间和解析干燥时间也有所增加,但不如升华干燥时间增加得多。其主要原因是厚度对传热的阻力比传质的阻力小。

为减少传质阻力,可将山药片放置在带网的托盘里,从山药片的两侧同时抽除水蒸气,相当于山药片的厚度减小1/2,升华干燥时间缩短1/2,既提高了生产效率,又实现了节能。


0 6

冻干山药粉的后处理


鲜山药经冻干后,不必人工粉碎,自动成粉。冻干后的山药极易吸潮,特别是山药粉,吸潮后能捏成团,压成块,容易变质。因此,冻干山药粉的贮运价值与冻干后处理密切相关。通常冻干产品出箱后,应该采用真空包装或真空充干燥氮气包装。在实验过程中没有及时真空包装的冻干山药在一夜之间就回潮了。采用磨口玻璃瓶,瓶中放入袋装干燥剂后存放,效果很好。




如果您有任何问题,请跟我们联系!

联系我们

四环福瑞科仪科技发展(北京)有限公司(www.shfrky.com)版权所有 备案号:京ICP备18008300号-3 技术支持:化工仪器网 管理登陆 sitemap.xml

地址:北京市北京经济技术开发区荣华中路8号院9号楼5层606

在线咨询 联系方式 二维码

服务热线

13718173581

扫一扫,关注我们