胡萝卜切片的超声强化

胡萝卜是伞形科植物，富含维生素、氨基酸和胡 萝卜素等多种人体必须的营养成分，可以降低胆固醇，促进消化吸收，还可以预防心脏疾病，被称为“小 人参”。新鲜胡萝卜具有较好的含水量和水分活度，在存储期间容易腐败变质。干燥加工可以降低 胡萝卜的水 分 活 度，增 加 货 架 期，提高胡萝卜的品 质，实现物料的长期储藏。

试验材料为新鲜胡萝卜。试验仪器设备包括三频数控超声波清洗机（ＫＱ－３００ＶＤＥ 型，昆山市超声仪器有限 公 司）、远 红 外 快 速 恒 温 干 燥 箱（ＹＨＧ－ ３００－Ｓ型，上海博泰实验设备有限公司）、数显电热鼓 风干燥箱（ＹＱ１０１－０Ａ 型，北京宇勤腾达制药设备有 限公司）、电子天平（ＡＵＷ２２０Ｄ 型，日本岛津公司）、 色差仪（日本柯尼卡美能达公司）和自制切片机等。 本研究超声强化远红外干燥试验在前期试验基础上进行，胡萝卜远红外干燥的最佳参数为：干燥温 度７２ ℃、切片厚度３ｍｍ、辐照高度２４０ｍｍ。每次 干燥试验前将胡萝卜清洗干净，然后在通风处晾干 表面的水分。待其表面温度恢复到室温，用刀切去 胡萝卜的两端，选择宽度大致相同的一部分，利用切 片机切成厚度为３ｍｍ 的薄片，每批干燥 试 验 的 胡 萝卜用量为１００ｇ左 右。干 燥 前，开启干燥设备并 设置好干燥箱的温度，同时在超声波清洗机控制面 板上设置好设备参数。

当超声 功 率 为６０ Ｗ，超 声 处 理 时 间 为３０ ｍｉｎ 时，考察超声频率对胡萝卜超声强化远红外干燥特 性的影响。不同超声频率下胡萝卜切片的干燥曲线 和干燥速率曲线见图１。可以看出，在干燥过程中， 干燥速率呈现先增加后减少的变化趋势。超声频率 越大，胡萝卜到达安全含水率的干燥时间越短。这 可能是由于随着超声频率增大，空化作用所产生的 气泡增多，气泡破裂时对胡萝卜切片产生的冲击力增 大，胡萝卜细胞中原生质与溶质分子相结合的亲和力 减小，自由度增加。同时超声作用的机械效应随着干 燥时间的增加也增强，胡萝卜切片表面细胞的微毛细 管增多。使得水分更容易与物料中的亲水分子脱离， 迁移至物料表面，达到减少干燥时间的目的。

当 超 声 频 率 为 ４０ ｋＨｚ，超声处理时间为 ３０ｍｉｎ时，考察 超 声 功 率 对 胡 萝 卜 超 声 强 化 远 红 外干燥特性的影 响。不同超声功率下胡萝卜切片 的干燥曲线和干燥速率曲线。可 以 看 出，超 声功率越高，胡萝 卜 的 干 燥 时 间 越 短，到 达 干 燥 速 率的 上 升 拐 点 越 早。 这可能是由于超声功率越大，空化效应越强，由空化作用形成的理化反应越 多，使胡萝卜切片 更 容 易 形 成 细 胞 腔 压 力，增 加 细 胞内外的压力差，强 化 胡 萝 卜 的 远 红 外 干 燥 过 程。 并且超声功率越 大，细 胞 毛 细 管 内 的 压 力 越 大，远 红外干燥时毛细管内自由水的迁移速 率越快，结 合水越容易转化为半结合水和自由水，更 易 缩 短 干燥时间。

本研究以胡萝卜切片为试验材料，进行超声强 化远红外干燥试验研究。在所选的参数范围内，增 加超声频率、超声功率和超声处理时间，均可以减少 物料水分比，提高物料的干燥速率，这说明超声波可 以减少物料与水分的亲和力，缩短干燥时间，对远红 外干燥过程具有显著的强化效果。 通过 Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数对干燥曲线进行模型拟 合，拟合结果的决定系数Ｒ２ 值均在０．９７以上，离差 平方和χ ２ 值均很小，说明 Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数能够较好 的预测超声强化远红外干燥胡萝卜切片过程中水分 比的变化规律。尺度参数α随着超声参数的增大而 呈现减小的趋势。估算的有效水分扩散系数 Ｄｃａｌ区 间为３．６０１×１０－８～５．３１７×１０－８ ｍ２／ｓ，有效水分扩 散系数Ｄｅｆｆ为３．５３５×１０－１０～５．６０１×１０－１０ ｍ２／ｓ，均 随着超声参数的增加而增大，这说明超声波可有效减 小胡萝卜切片的热质传递阻力，提高水分的扩散能力。 比较不同超声处理条件下远红外干制品的总色 差值发现，超声处理可以显著提高胡萝卜干制品的 总色差值，并且随着超声频率、超声功率和超声处理 时间增加，胡萝卜干制品的总色差值有下降的趋势， 这说明超声波的空化效应可以增加细胞内营养物质 的流失，降低总色差值。