胡蘿卜切片的超聲強化

胡蘿卜是傘形科植物，富含維生素、氨基酸和胡 蘿卜素等多種人體必須的營養成分，可以降低膽固醇，促進消化吸收，還可以預防心臟疾病，被稱為“小 人參”。新鮮胡蘿卜具有較好的含水量和水分活度，在存儲期間容易腐敗變質。干燥加工可以降低 胡蘿卜的水 分 活 度，增 加 貨 架 期，提高胡蘿卜的品 質，實現物料的長期儲藏。

試驗材料為新鮮胡蘿卜。試驗儀器設備包括三頻數控超聲波清洗機（ＫＱ－３００ＶＤＥ 型，昆山市超聲儀器有限 公 司）、遠 紅 外 快 速 恒 溫 干 燥 箱（ＹＨＧ－ ３００－Ｓ型，上海博泰實驗設備有限公司）、數顯電熱鼓 風干燥箱（ＹＱ１０１－０Ａ 型，北京宇勤騰達制藥設備有 限公司）、電子天平（ＡＵＷ２２０Ｄ 型，日本島津公司）、 色差儀（日本柯尼卡美能達公司）和自制切片機等。 本研究超聲強化遠紅外干燥試驗在前期試驗基礎上進行，胡蘿卜遠紅外干燥的最佳參數為：干燥溫 度７２ ℃、切片厚度３ｍｍ、輻照高度２４０ｍｍ。每次 干燥試驗前將胡蘿卜清洗干凈，然后在通風處晾干 表面的水分。待其表面溫度恢復到室溫，用刀切去 胡蘿卜的兩端，選擇寬度大致相同的一部分，利用切 片機切成厚度為３ｍｍ 的薄片，每批干燥 試 驗 的 胡 蘿卜用量為１００ｇ左 右。干 燥 前，開啟干燥設備并 設置好干燥箱的溫度，同時在超聲波清洗機控制面 板上設置好設備參數。

當超聲 功 率 為６０ Ｗ，超 聲 處 理 時 間 為３０ ｍｉｎ 時，考察超聲頻率對胡蘿卜超聲強化遠紅外干燥特 性的影響。不同超聲頻率下胡蘿卜切片的干燥曲線 和干燥速率曲線見圖１。可以看出，在干燥過程中， 干燥速率呈現先增加后減少的變化趨勢。超聲頻率 越大，胡蘿卜到達安全含水率的干燥時間越短。這 可能是由于隨著超聲頻率增大，空化作用所產生的 氣泡增多，氣泡破裂時對胡蘿卜切片產生的沖擊力增 大，胡蘿卜細胞中原生質與溶質分子相結合的親和力 減小，自由度增加。同時超聲作用的機械效應隨著干 燥時間的增加也增強，胡蘿卜切片表面細胞的微毛細 管增多。使得水分更容易與物料中的親水分子脫離， 遷移至物料表面，達到減少干燥時間的目的。

當 超 聲 頻 率 為 ４０ ｋＨｚ，超聲處理時間為 ３０ｍｉｎ時，考察 超 聲 功 率 對 胡 蘿 卜 超 聲 強 化 遠 紅 外干燥特性的影 響。不同超聲功率下胡蘿卜切片 的干燥曲線和干燥速率曲線。可 以 看 出，超 聲功率越高，胡蘿 卜 的 干 燥 時 間 越 短，到 達 干 燥 速 率的 上 升 拐 點 越 早。 這可能是由于超聲功率越大，空化效應越強，由空化作用形成的理化反應越 多，使胡蘿卜切片 更 容 易 形 成 細 胞 腔 壓 力，增 加 細 胞內外的壓力差，強 化 胡 蘿 卜 的 遠 紅 外 干 燥 過 程。 并且超聲功率越 大，細 胞 毛 細 管 內 的 壓 力 越 大，遠 紅外干燥時毛細管內自由水的遷移速 率越快，結 合水越容易轉化為半結合水和自由水，更 易 縮 短 干燥時間。

本研究以胡蘿卜切片為試驗材料，進行超聲強 化遠紅外干燥試驗研究。在所選的參數范圍內，增 加超聲頻率、超聲功率和超聲處理時間，均可以減少 物料水分比，提高物料的干燥速率，這說明超聲波可 以減少物料與水分的親和力，縮短干燥時間，對遠紅 外干燥過程具有顯著的強化效果。 通過 Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函數對干燥曲線進行模型擬 合，擬合結果的決定系數Ｒ２ 值均在０．９７以上，離差 平方和χ ２ 值均很小，說明 Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函數能夠較好 的預測超聲強化遠紅外干燥胡蘿卜切片過程中水分 比的變化規律。尺度參數α隨著超聲參數的增大而 呈現減小的趨勢。估算的有效水分擴散系數 Ｄｃａｌ區 間為３．６０１×１０－８～５．３１７×１０－８ ｍ２／ｓ，有效水分擴 散系數Ｄｅｆｆ為３．５３５×１０－１０～５．６０１×１０－１０ ｍ２／ｓ，均 隨著超聲參數的增加而增大，這說明超聲波可有效減 小胡蘿卜切片的熱質傳遞阻力，提高水分的擴散能力。 比較不同超聲處理條件下遠紅外干制品的總色 差值發現，超聲處理可以顯著提高胡蘿卜干制品的 總色差值，并且隨著超聲頻率、超聲功率和超聲處理 時間增加，胡蘿卜干制品的總色差值有下降的趨勢， 這說明超聲波的空化效應可以增加細胞內營養物質 的流失，降低總色差值。