胡萝卜微波真空干燥工艺的试验研究

胡萝卜营养价值高，具有多方面的保健功能，能满足人体所需的多种营养。
脱水干制是一种古老的食品保藏方法，它能使食品在室温条件下长期贮藏，以调节食品的供应季节。食品脱水后，质量减小，体积缩小，可节省包装。
脱水胡萝卜是我国出口日本以及东南亚和欧盟等地区的一种胡萝卜深加工产品。目前我国脱水胡萝卜主要由热风干燥加工而成，产品质量较差，且生产能耗大p.微波真空干燥是物料脱水干燥的一种新的工艺措施，将真空干燥与微波干燥结合起来，利用磁控管产生的辐射波（波长在电磁频谱中介于红外线与电磁波之间）来进行工作，不需要电热烘干设备和蒸气加热设备。微波真空干燥速率大，能较好地保持产品的色、香、味、形，提高产品的复水性，能耗相对较低，尤其适用于对水果、蔬菜的干燥\"本试验采用微波真空干燥技术对胡萝卜的干燥进行试验，研宄不同干燥因素（微波功率、真空度、物料厚度）对胡萝卜干燥时间的影响规律，以为通讯作者：张伟（1966-），男，黑龙江人，教授，博士生导师。E-mail：zhang66wei126.com.探索微波真空处理对胡萝卜品质的影响和较优的干燥工艺，提高胡萝卜的经济价值。
1材料与方法材料胡萝卜（大小一致，无病虫害，购于大庆市场。
主要仪器HWZ?5B型微波真空干燥机，天水华圆制药设备科技有限责任公司产品；D300?3型电子天平，沈阳龙腾电子有限公司提供。
试验因素及试验方案影响胡萝卜微波真空干燥的速率和复水性的主要因素有真空度、微波功率、切片厚度。在真空度70kPa和切片厚度7mm的条件下进行不同微波功率对干燥影响的单因素试验；在微波功率1500W和切片厚度7mm的条件下进行不同真空度对干燥影响的单因素试验；在微波功率1500W，真空度70kPa的条件下进行不同切片厚度对干燥影响的单因素试验。在单因素试验的基础上，将真空度Xi，微波功率X2和切片厚度X3作为主要试验因素，将干燥时间作为试验指标，采用3因素二次正交旋转组合进行试验。
表1试验因素与水平编码水平X1真空度/kPa X2微波功率P/W X3切片厚度/mm 2结果与分析胡萝卜微波真空干燥的单因素试验结果与分析胡萝卜切片厚度对微波真空干燥过程中的干燥速率和干制品复水性影响程度的分析胡萝卜切片厚度对整个微波真空干燥过程的干燥速率和干燥制品复水性均有一定的的影响。
胡萝卜切片厚度对干制品复水性的影响见。
时间t/h由可以看出，胡萝卜切片厚度越大，干胡萝卜的复水比越大，可以理解为由于物料层的厚度越大，干燥速率越低，水分溢出的速度越慢，因此对物料细胞组织的损伤越小，物料恢复原来特性的能力越强，复水比越大。
胡萝卜切片厚度对干燥速率的影响见。
由可看出，胡萝卜切片厚度越大，微波真空干燥过程的干燥速率越小；而胡萝卜切片厚度减小，微波真空干燥速率就会增大，微波真空干燥时间就会越短。
考虑到干燥速率和复水性，故切片厚度59mm较为合适。
2.1.2真空度对微波真空干燥过程中干燥速率和干制品复水性影响程度的分析在微波真空干燥过程中，不同的真空度对胡萝卜切片的干燥速率和复水性均有一定的影响。
真空度对干制品复水性的影响见。
由可以看出，在复水初期，微波干燥制品农产品加工创新版07/2011bookmark6交流时间t/h真空度对干制品复水性的影响的复水速度较快，但随着复水时间的延长，其复水速度减慢。真空度越高，干制品的复水比越大，复水性也就越好。这是因为胡萝卜在高真空度下干燥时，其内部组织保持原状的程度较好，而且随着体积的膨胀，内部会产生较大的空隙，会迅速吸水；而胡萝卜在低真空度下持续干燥时，物料本身持续升温，导致制品内部组织遭到严重破坏，影响物料的复原能力。一般来说，高真空度干燥的干制品复水后的体积较大，颜色较鲜艳，口感较松软。
真空度对干燥速率的影响见。
-70kPa?-▲-60kPa?-★-45kPa真空度对干燥速率的影响由可以看出，微波真空干燥过程中，真空度越大，干燥速率会越大，干燥时间会越短；微波真空干燥过程中，真空度越小，干燥速率就越小，干燥时间就越长。这是因为胡萝卜在高真空度下干燥时，其沸点非常低的缘故。
但并不是真空度越高越好，较高的真空度不仅对微波干燥设备的要求较高、投资增加，消耗的能量增大，且易产生击穿现象，因此正确选择真空度大小非常重要。鉴于此原因和真空度对复水性、干燥速率的影响，真空度为6080kPa较佳。
微波功率对胡萝卜微波真空干燥过程中干燥速率和干制品复水性影响程度的分析在微波真空干燥过程中，不同的微波功率对胡萝卜切片的干燥速率和复水率的影响程度也不同。微波功率对干制品复水性的影响见。
微波功率对干制品复水性的影响由可以看出，随着真空室内微波功率的降低，胡萝卜的复水曲线变化明显，在微波功率为500W时，复水曲线明显升高；在微波功率为500W时，胡萝卜的复水情况基本相似，所以对于干燥仓内的微波功率多大比较适合试验这一问题，需要进一步的研宄。
微波功率对干燥速率的影响见图W；+-2500W微波功率对干燥速率的影响由可以看出，随着微波功率的增加，切片的干燥速率随之升高，但不能为了提高干燥速率而使微波功率太大。微波功率太大会使胡萝卜切片中心温度过高，导致胡萝卜切片塌陷甚至烧焦，且较大的微波功率不仅消耗能量且易产生击穿现象和较大的微波反射，损坏磁控管，缩短其使用寿命。
鉴于微波功率本身的性质和对复水性、干燥速率的影响，故选微波功率为10002000W较合适。
2.2胡萝卜真空干燥的多因素试验分析分析试验因素对胡萝卜微波真空干燥时间的影响。
（D非线性回归方程的建立根据23次试验所得干燥时间，应用DPS数据处理系统求得各试验因素与胡萝卜微波真空干燥时间关系在编码空间的回归方程为：（2为了确定各因素对试验指标的影响程度，经t检验，利用Excel将各个因素的重要性进行分析，可知各因素影响程度从大到小的依次排列为：微波功率>真空度>切片厚度。
（3双因素效应分析。根据影响干燥时间的回归方程，在编码空间内分别对真空度、微波功率和切片厚度进行分析。
真空度和微波功率的响应见，真空度和切片厚度的响应见，微波功率和切片厚度的响应见。
奄4求解该交互情形下的回归方程Y对真空度和微微波功率和切片厚度的响应bookmark12波功率在给定试验范围内的一阶偏导数，进而求出真空度和微波功率极大值分别为45.8kPa和3.7kW，显然两个大值都不在给定的区间上。
由中可以看出，干燥箱的真空度在时间随着干燥箱的真空度和微波功率的增加而增加，两者仅存在协同作用。因此，此时的真空度和微波功率的大值取边界值，分别为60kPa（因真空度为负值和2.0kW.同理可求解该交互情形下的回归方程Y对真空度和切片厚度在给定试验范围内的一阶偏导数，然后令偏导方程为零，求出该区间内的极值，进而求出真空度和切片厚度大值分别为69.8kPa和6.9mm由可以看出，干燥箱的真空度为60.0，69.8kPa、胡萝卜的切片厚度为5.0，6.9mm时，干燥时间随着干燥箱的真空度和切片厚度的增加而增交流加，两者存在协同作用；而当干燥箱的真空度为69.8，80kPa、胡萝卜的切片厚度为6.9，9.0mm时，干燥时间随着干燥箱的真空度和切片厚度的增加而减少，两者存在拮抗作用。
同理也可求得该交互情形下的回归方程Y对微波功率和切片厚度在给定试验范围内的一阶偏导数，然后令偏导方程为零，求出该区间内的极值，进而求出微波功率和切片厚度极大值分别为2.33kW和6.67mm，显然微波功率的极值也没有出现在微波功率区间内。此时，所求的微波功率和切片厚度的大值分别2kW和6.67mm.由可以看出，干燥箱内胡萝卜的切片厚度为5.00，6.67mm，箱内微波功率为1.0，2.0kW时，干燥时间随着干燥箱的微波功率和切片厚度的增加而增加；而当干燥箱内胡萝卜的切片厚度为6.67，9.00mm、微波功率为1.0，2.0kW时，干燥时间随着干燥箱的微波功率和切片厚度的增加而减少，两者既不存在协同作用，也不存在拮抗作用。
2.3工艺参数的优化与分析为了确定佳点的值，采用SAS软件的RSREG程序对试验模型进行分析，以得到胡萝卜微波真空干燥的佳工艺条件，经典型性分析得出佳干燥条件为：微波功率2.0kW，真空度69.8kPa，切片厚度6.78mm，干燥时间0.912h. 3结论（D针对胡萝卜微波真空干燥工艺的主要影响因素，应用3因素5水平的二次回归正交试验设计，经方差分析，研宄了切片厚度、真空度、微波功率对微波真空干燥时间的影响，得到以切片厚度、真空度、微波功率为自变量，以微波真空干燥时间为Y值的三元二次回归方程为：（2通过建立的数学模型，经t检验和方差分析得出，影响干燥时间的各因素的大小依次为：微波功率>真空度>切片厚度。
O对回归方程进行显著性检验分析表明，方程的模型达到及其显著，能用该方程模拟该试验过程。
微波功率、真空度、物料厚度3个因素对微波真空干燥时间均有显著影响。响应面交互作用图表明，3个因素之间的交互作用较好，都存在较好的协同作用。
由二次旋转回归试验设计结果分析显示，在胡萝卜含水率为8和保证复水性的情况下，胡萝卜微波真空干燥佳工艺条件为：微波功率2kW，真空度69.8kPa，物料厚度6.78mm，干燥时间0.912h.