全 文 ：第 23卷 第 4 期
1 9 9 2年 1 2月
东 北 农 学 院 学 报
J o . r n al o fNo ri b ea t sA gd . el tur a l C o l e ge
3 2( 4) : 8 34~ 翁 g
D即 em b . r 1 9 9 2
胡萝 卜、 青刀豆低真空单层干燥研究
张 怒 王成芝
(东北农学院 农业工程系)
崔成东 哪少庆
(东北农学院 食品科学系 哈尔滨 15 0 0 30)
摘 要 利 用 大型真空罐进行胡萝 卜、 青刀豆的单层干 燥试验 . 综合考虑干燥速度和 色素指
标 , 得出胡萝 卜和青刀豆的较佳罐温 、 胡萝卜较佳装载系数 、 物料层位置以及料块切割方式 . 讨
论了低真空状态下温度不 匀 、 切分对干燥的影响及膨化产生条件 .
关键词 胡萝 卜, 刀豆 , 低真 空干燥
前 、一曰
干 , 称重 (并测原始水分 ) , 进罐干燥 。 除
注明者外 , 干燥时罐温 T = 70 ℃ , 装载系数
真空干燥是在负压低温下达到常压高温
下干燥效果的一种节能的干燥方法 . 胡萝 卜
和刀豆是脱水经济效益较好但含水率很高的
蔬菜 。 为了摸索高含水率蔬菜的实用脱水工
艺及机理 , 本文采用成本较低的低真空罐进
行这方面的研究 。
2 试验方法及设备
试验步骤为从市场上购得鲜红 、 大小均
匀 的胡萝 卜及豆粒为 10 % 一 20 % 的鲜绿刀
豆 。 胡萝 卜按 已定方式切割 , 在 10 0℃ 沸水
中烫 漂 6 一 l o m in , 再 于 N a Z S o 3 (浓 度
.0 9% (W / W ) )溶 液 中激冷 , 甩 干 , 称 重
(并测原始水分 ) , 放进真空罐干燥 。 刀豆切
丝 厚 6 m m , 在 10 0℃ N a H C O 3(浓 度
1% (W / W ) )溶液 中烫 漂 s m i n , 激 冷 , 甩
. 系黑龙江省科委资助项 口
本文于 19 卜 12一 10 收到
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图 l 真空罐示意图
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.
1 S c h e m a t i e r e P r e s e . t a it o n o f v a e u u m
v e s e l fo r d r y in g te s t s
1
. 真空泵 2 , 真空表 (量程 7 6 0 m m H g )
3
. 温度指示器 4 . 加热器 5 . 物料层 6 . 罐体
1
.
V a e u u m p u m p ; 2
.
V a e u u m m e t e r ;
3
.
T e m Pe r a t u r e in d ie a t o r : 4
.
H e a t e r ;
5
.
L a y e r o f m a t e ir a l ; 6
.
B o d y o f v e s s e l
.
K 二 5 . s k g / m Z , 物料层位置为中位 , 料块
切割方式为 6 m m 片状 , 真空度 5 托 (或
第 4 期 张悠等 :胡萝 卜 . 青刀豆低真空单层干燥研究
表压一 O .O 94M P ) a。 干燥过程中每隔 lh 称
重一次 (扣除升温和抽放真空的时间) 。
试验指标为 :( l) 干基含水率 叭 ,
中: 二 ( G t一G : ) x l o o / G g (% ) ,式中 ,G : , G g 分
别为干燥 t 时刻后的和干物质 的重量 ; ( 2)
胡萝 卜素含量 K Km g / 10 0 9 样 ) 〔 〕` ; (3 )叶
绿素含量 K y (m g / 10 0 9 样 ) 〔’ 〕 。
试验干燥设备采用哈尔滨双合盛食品厂
生产儿童膨化食品所用 的大型真空罐 (图
l )
, 罐 内共有 9 0 个 盘 , 每盘 1一0 0 m m x
27 0 m m
, 加热器配置于罐的两侧中央 , 功
率 Z x l Z ( k w ) , 实抽真空度 5 5托 。
色素测定采用 721 型分光光度计 。
3 试验结果及分析
3
.
1 不同罐温 ()T 下的干燥试验
由不 同压 力 对 应 下 水 的 沸 点 值 可
知 ③ , 5 . 3 托下对应的水沸点为 40 ℃ , 考
虑到物料中水的蒸发有阻力 , 故取 50 , 60
和 7 0℃为试验罐温 . 试验结果见图 2 ( a) ,
(b ) 及表 1。 从 图中可知 , 随着罐温 的增
加 , 胡萝 卜和刀豆的干燥速度明显加快 ; 从
50 ℃ 下抽真空干燥与常压干燥相 比 , 干燥终
10 0 0
8 0 0
中。(% d p
:
( % d
·
b
·
)
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图 2 胡萝卜、 刀豆不同罐温下干燥曲线
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.
2 T h e d r y in g c u r v e . o f c a r r o t a n d . w o r a ` e a . a t d ife r e . t t e口 p e r a t u er s
表 l 不同罐温下色素比较(脱水物料均以 8% (d .h )为基准
T a b l e 1 T h e e o m P a r is o n o f P ig m e o t a t d i fe r e . t t em P e r a t u r韶
罐 温 (℃ )
T in v e s s e】
50 ( 5 5 t o r r ) 6 0 ( 5 5 t o r ) 7 0 ( 5 5 t
o r ) 50 ( 0 t
o r )
F er s h
s a m P le
鲜 样
K 厌m g / 10 0 9 样 )
K y(m g / 1 0 0 9 样 )
3 6
.
1 8 3 4名3
2 5
.
5
2 9
.
9 6 3 6 2 0 4石 3
5 8
了时 间几乎相同 ; 在同样干燥条件下胡萝 卜
比刀豆干燥得慢 , 这主要是刀豆的组织结构
比胡萝 卜松散 , 干燥时水分内扩散容易的缘
故 。
从表 1可知 , 随温度升高 , 胡萝 卜中的
胡萝 卜素含量 ( K )t和刀豆中的叶绿素含量
( K y )下降 , 但 50 ℃ 与 6 0℃下 K r变化不大 ,
而 K , 在 3个温度档下变化均较大 ; 50 ℃下
常压与负压 干燥 时 K : 与 K , 几乎无变化 。
综合考虑干燥速度及 干制品色素 , 对胡萝
卜, 宜取 60 ℃ ; 对青刀豆 , 若从保存色素
着 眼 , 宜取 50 ℃ , 但若从干燥速度提高着
·
3 8 6
· 东 北 农 学 院 学 报 第 23 卷
想 , 宜取 70 ℃ . 并可算得 , 60 ℃下 \ K : 的保
存率 ’ 为 81 . 2% , 而 50 ℃和 70 ℃下 K , 的保
存率分别为 46 . 8% 和 40 . 2% . (保存率计算
过程本文略 ) ( . 保存率为干制前同重量的
干制品与新鲜物所含指标值之 比的百分
率 。 )
3
.
2 不同装载系数供 )t下的干燥试验
对胡萝 卜的试验结果见图 3和表 2 。 从
图 3可知 , 随着装载系数增大 , 干燥时间明
显增长 , 但由表 2 可知 , 随装载系数增大 ,
生 产率 逐 渐提高 , 但 相差 不 太大 , 当
K
: = 2 kg / m
Z 时 , 由于 上 下物料蒸发湿
分的难易程度不 同 , 产生较明显的不均匀
现象 , 需经常翻动或需 另加时间消除不均
匀 , 因 此 , 从 实 际 生 产 考 虑 , 宜 取
1 I k g / m 2
.
1 3 不同物料层位置的干燥试验
试验结果见图 4 . 试验表明 , 最靠近热
源的中位料盘的干燥速度比上下料盘的要快
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泛苏二: 4 。。
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图 3 胡萝卜不同装载系数下的干燥曲线
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.
3 T h e d r y i. g c u r v e o f e a r r o t u . d e r
d i爪 r e n t lo a d in g e o e m ic e . ts
·
K
: = s s k g / m Z x K
: = 1
.
I k g / m Z
。
K
: = 2 2 k g / m Z
冷飞、一 -一3 4 夕 O
表 2 胡萝卜不同装载系数的生产率
(烘至 8 % (d . b . ) )
T a b le 2 T h e 声 o d u e t三v i yt o f e a or t ” . d e r
d i fe
r e n t l o a d i n g e o e if e i e . t .
装载系数 K式gk / m勺
L a d in g e o e if e ie n st
5
.
5 1 1
达到 8 0 09 所需干燥次数
T i m e S n e e d e d fo
r
d yr in g t o 80 0 9
干燥总时间 (h)
T o t a l d yr i n g it m e
生产率 ( k g / h )
竹 o d u e t iv i t y 0乃 5 7 0
.
0 5 7
图 4 胡萝卜不同物料层位里的干燥曲线
F i g
.
4 T h e d r y in g c u r v e o f c a r r o t a t
d ife
r e n t P la e璐 o f l a y e sr
中位料盘 x 上位料盘 。 下位料盘
得多 , 而最靠近抽风 口的上位料盘的干燥速
度比下位料盘的稍快 , 但相差不大 .
.3 4 不同切割方式下的干燥试验
试验结果见图 5 , 由实际生产所采用
的 3 种切割方式及切割尺寸分别如 图 , 从
中可 知 , 片状 的干燥 速度最佳 , 丁状次
之 , 条状最差 ; 片状与丁状虽然厚度尺寸
有差异 , 但干燥速度相差 不大 , 这是 由于
丁状物料蒸发面积大的缘故 。 因此在实际
生产中宜切割成常规片状或丁状 。
第 4期 张怎等 : 胡萝 卜、 青刀豆低真空单层干燥研究
10 0 0
8 o
06 0
40 0
2 0 0
中 : (% d · b · )
护
图 5胡萝卜不同切割方式下的干燥曲线
叭 9. ST 触 d r y in g c ur ve o f e a r o tb y
d f fe ire ut me t ho d s o f c
ut in g
片状 6 m m厚 x 丁状 s m mx s m mx s m m
。 条状 s m mx s m mx 10 0 In m
4讨 论
4
.
1 罐内温度变化及温度不匀的托产生及
消除
在低真空状态下 (7 0 5一 0 . 7 5托 ), 干
燥介质 (空气 ) 稀少但仍有一定数量 〔们 ,
这时由于罐内压力下降 , 虽然物料中水的蒸
发温度随之下降而有利于干燥 , 但由于干燥
热介质的减少使物料蒸发所损失的热能很难
得到补偿 , 导致物料温度下降 , 这就阻碍了
进一步的蒸发 , 从而抵消了压力下降所带来
的好处 , 图 2 中 50 ℃ 下 5 托和 0 托的对比
干燥终了时间相差不大就可证明这一点 。
对靠近热源的中层物料 , 由于在有利位
置上获得热源的辐射和导热 , 使其干燥远快
于离热源位置最远的上 、 下层物料 , 从而产
生上下料层受热不均匀现象 。 为消除干燥不
均匀现象 , 笔者进行 了工艺上的摸索 , 把原
保真空等温干燥工艺改成放真空等温干燥工
艺 (即 : 升温~ 抽真空~ 停抽 , 待温度下降
10 ℃后放去真空~ 再升温~ 抽真空~ …… 循
环至干燥终了 ) , 此改进工艺虽对改善罐内
不均匀现象有所改善 , 并使平均干燥速度提
高 , 但由于需要不时地抽放真空 , 操作上有
所不便 , 笔者认为如采用远红外作为热源 ,
且分布位置设计在各层物料的上方 , 即使采
用原保真空等温工艺也可避免出现干燥不均
匀现象 。 因此从结构上作上面的修改是最理
想的 。
.4 2 切分对千燥速率的影响
由于胡萝 卜、 青刀豆这两种热敏性物料
的低真空干燥过程主要在降速干燥阶段进行
(见本文试验的干燥曲线 ) , 而降速干燥阶段
的特征是物料内部水分扩散速度对干燥起控
制作用 川 , 因此对内部水分蒸发有重大影
响的切分就显得非常重要 。
切分厚度愈大 , 物料的内部水分扩散至
表面愈困难 , 因 .此降低其切分厚度 , 就可缩
短水分在内部的扩散距离 , 以减少 内部扩散
阻力 ; 切分方式 (片 、 块 、 条 ) 对内扩散也
有很大影响 , 同切分尺寸下块状扩散表面最
多 , 故其内扩散距离最短 , 条状次之 , 片状
最少 。 但片状的切分尺寸一般较块状 、 条状
为小 , 此时片状的内扩散状况得到很大改
善 , 本文图 5 中实际生产的常规切割尺寸下
干燥曲线可证实这一点 。
.4 3 膨化产生条件
在低真空条件下 , 普通温度也能产生膨
化的效果 。 本文发现含糖量愈高 , 膨化效果
愈明显 (表 3) . 因此 , 为改善干制品 外
观 , 对含糖量较高的蔬菜脱水 , 宜采用真空
干燥 。
表 3 儿童乳制品 、 胡萝 卜和青刀 豆的膨化率值
T 曲 l e 3 T 卜e p u f ~ r a t韶 o f a m i lk p r o d u e t fo r
比 i ld r e u , c a r o t a n d s w o r d b e a n
: , , 二 , 。 。 胡萝 卜 青刀豆
物 料 袱二了.泣犷艺二 e a r o t S w o r d b e a n.甲 ,刀 , P r o d u C t fo r 一一 些些旦匕一一 日竺里竺卫三竺竺一
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P u ll ’- r a t e ` ’ “ 一 1 . 2 一 0石 一 0 . 8 一 0 , 4
东 北 农 学 院 学 报 第 23 巷
5 结 论
论文 , 19 9 0
刘玉魁 . 真空知识 . 原子能出版社 , 19 8 5
张敏 . 几种蔬莱的远红外干燥 、 预处理及复水性能试
验研究 . 浙江农业大学硕士论文 , 1 9 89
( l) 干燥胡萝 卜, 罐温宜取 60 ℃ ; 干燥
青刀豆 , 欲提高色素保存率 , 宜取 50 ℃ ,
欲提高干燥速度 , 宜取 70 ℃ 。
(2 ) 胡 萝 卜装载系数宜取 1 1k g / m , ;
物料层宜靠近热源犷 3 种常规切割方式中宜
取片状和丁状 。
( 3) 讨论了消除干燥不 均匀 现象的方
法 。
(4 ) 讨论 了切分对干燥的影响及膨化产
生条件 。
附 录 K 。 K , 保存率计算过程 二
l( ) 1 0 0 9
,
10 % 干基含水率的胡萝 卜干
样 折换成干 基含水率 923 % , 鲜样 重 为
9 3 0 9
,
则 : K f 保存率为 K n石下一 x
刃、 口
x 1 0 0 (% )
,
参 考 文 献
万有葵等 . 蔬菜的营养与药用价值 . 山东科技出版
社 , 1 9 84
华中农学院 . 蔬莱贮藏加工学 , 农业出版社 , 19 80
王相友 . 洋葱 、 山植脱水试验研究 . 江苏工学院硕士
式 中 : K n , K 。 , 分别为干样和鲜样的 K f
值 。
(2 ) 10 9 8% 干基含水率的青刀豆干样
折换成干基含水率 9 93 % , 鲜样重为 10 1 19,
则 : K , 保存率为 擎 、 些早丁 、 1。 0( % 、 ./ , - - - · 护 一 ’ ` ” ` K yZ 10 1 1 一 ` ’ 一 ”式中 : K 。 , K 。 , 分别为干样和鲜样的 K y
值 。
R E S E A R C H O N T H E
.
T H I N 一 L A Y E R V A C U U M D R Y IN G
O F C A R R O T A N D S W O R D B E A N
Z b a n g M i
n ,
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a n g C b e n a h i
,
C u i C h e n g a d n g a n d B il S h a o q i n g
( N o r t` e a s t A g r ie u l t u r a l C o l e g e , H a r b i . 15 0 0 3 0 , C卜恤 a )
A B S T R A C T
T h e b i g v a e u u m v e s s e l i n a fo
o d P r o e e , s i n g fa e t o r y w a s u se d fo r t h e d r y i n g t e s t s o f e a r r o t
a n d s w o r d b e a n a t d i fe
r e n t t e m P e r a t u r e s i n t h e v e s s e l w i t h d i fe
r e n t l o a d i n g e o e if e i e n t s
,
d i -f
fe r e n t p o s i t i o n s o f t h e l a y e r a n d d i fe
r e n t e u t t i n g m e t h o d s
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e b e t t e r v a l u e s w e f e o b t a i n e d
u n d e r t h e d l f fe r e n t e o n d i t i o n s
.
T h e i n fl u e n e e o f t e m P e r a t u r e a n d e u t t i n g o n d yr i n g
,
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e o n d i t i o n a n d t h e e跳e t o f t h e P r e t r e a tm e n t s o n t h e P i g m e n t w e r e d i s e u s s e d i n t h i s P a P e r .
K E Y W O R D S
: e a r r o t
,
s w o r d b e a n
,
l o w v a e u u m d r y i n g