一種超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，包括同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理。本發(fā)明的干燥方法，采用超聲波輔助強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射干燥，超聲波的空化及機(jī)械效應(yīng)對(duì)遠(yuǎn)紅外輻射的傳熱傳質(zhì)速率及鈍酶機(jī)制產(chǎn)生強(qiáng)化效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)含有敏感酶類物質(zhì)的物料的同步脫水鈍酶，在高效干燥的基礎(chǔ)上，避免了物料因酶促褐變引起的有效成分或營(yíng)養(yǎng)成分流失、外觀及質(zhì)量變差的問(wèn)題。以金銀花為例，采用超聲波輔助強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射進(jìn)行協(xié)同干燥，可強(qiáng)化含濕固體及空腔內(nèi)的傳熱傳質(zhì)速率，增強(qiáng)遠(yuǎn)紅外熱效應(yīng)對(duì)多酚氧化酶的同步鈍化效率，實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)得金銀花同步脫水鈍酶，避免了金銀花中綠原酸的流失，提高了金銀花干品的質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于食品藥品干燥加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法。
【背景技術(shù)】
[0002]干燥是食品及藥材保藏的重要手段，也是一項(xiàng)重要的食品/藥材加工技術(shù)。通過(guò)干燥技術(shù)，將食品/藥材中大部分水分除去，達(dá)到降低水分活度、抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖、延長(zhǎng)食品/藥材儲(chǔ)藏期的目的。常見(jiàn)的干燥方式有熱風(fēng)干燥、微波干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、噴霧干燥、過(guò)熱蒸汽干燥、真空冷凍干燥等，不同的干燥方法針對(duì)不同的物料各有優(yōu)劣，可根據(jù)實(shí)際情況自由選擇。但是，有很多農(nóng)作物含有敏感酶類物質(zhì)，如多酚氧化酶，當(dāng)干燥受熱，細(xì)胞組織被破壞后，多酚氧化酶在有氧條件下，臨位的酚氧化為醌，醌形成積累后很快聚合為褐色色素，從而引起組織褐變，不僅有損果蔬感官、影響產(chǎn)品運(yùn)銷，還會(huì)導(dǎo)致食品風(fēng)味和品質(zhì)的下降。多酚氧化酶是發(fā)生酶促褐變的主要酶，存在于大多數(shù)果蔬、花及植物性藥材中，如金銀花。
[0003]金銀花為忍冬科植物忍冬的花蕾，具有清熱解毒、消炎抗菌等作用。新鮮金銀花顏色嫩綠，藥用價(jià)值高，但無(wú)法長(zhǎng)期貯藏，采后必須及時(shí)干燥。金銀花保質(zhì)干燥的關(guān)鍵是采用合適的干燥方式。首先，金銀花脫水的關(guān)鍵問(wèn)題在于花蕊水分?jǐn)U散緩慢，花蕊水分通過(guò)空腔及花瓣與外部環(huán)境進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，質(zhì)熱傳遞阻力大，而提高干燥溫度易造成金銀花色澤劣變及有效成分大量損失；其次，金銀花質(zhì)量退化的關(guān)鍵問(wèn)題在于容易酶促褐變。金銀花有效成分綠原酸在常規(guī)干燥過(guò)程中的損失率達(dá)到30%?80%，造成產(chǎn)品藥效降低，多酚氧化酶(PPO, polyphenol oxidase)催化的酶促反應(yīng)是綠原酸損失的主要途徑，因此金銀花的干燥過(guò)程在考慮脫水的同時(shí)還要注意鈍酶的問(wèn)題。
[0004]遠(yuǎn)紅外福射(FIR, far-1nfrared radiation)技術(shù)是一種高效節(jié)能的新型無(wú)污染干燥技術(shù)。FIR可在干燥過(guò)程中同步滅酶殺青，和常規(guī)熱處理法和化學(xué)處理法等滅酶方式相t匕，具有品質(zhì)保護(hù)性好、能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)。然而，有關(guān)FIR鈍酶機(jī)理的研究較少，缺乏成熟的理論依據(jù)。FIR干燥并未完全解決金銀花花蕊水分?jǐn)U散速率緩慢的問(wèn)題，也未能完全抑制金銀花表面色澤劣變與藥用品質(zhì)下降，需采用輔助措施來(lái)提高內(nèi)部擴(kuò)散速率及鈍酶效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，包括同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理。
[0007]所述遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)為10?30 μ m。
[0008]所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源的溫度為80?250°C。
[0009]所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源距待處理物料的距離為5?15cm。[0010]所述超聲波的頻率為20?200kHz。
[0011]所述超聲波的功率為150?400W。
[0012]所述干燥處理的時(shí)間為1.5?2.5h。
[0013]所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源和超聲波輻照的輻照源分別位于待處理物料的上下兩偵牝同時(shí)朝向待處理物料進(jìn)行輻射或輻照。
[0014]所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源為遠(yuǎn)紅外輻射板。所述超聲波輻照源為固設(shè)在超聲波換能器上的超聲波振動(dòng)板。
[0015]遠(yuǎn)紅外輻射源和超聲波輻照源均為板狀結(jié)構(gòu)，兩者平行并相對(duì)設(shè)置，待處理物料平鋪成薄層狀位于兩者之間，可以消除輻射或輻照施加方向?qū)Ω稍镄Ч挠绊?，增加輻射或輻照的有效面積，縮短干燥時(shí)間。
[0016]所述待處理物料為金銀花。
[0017]所述待處理物料的厚度為2?4mm。所述待處理物料為新鮮未開(kāi)放的金銀花，即金銀花花苞。
[0018]超聲波(US)的空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)可促致酶分子構(gòu)象發(fā)生變化，從而影響其催化活性的變化，但其對(duì)酶活的作用具有雙面性。合理的構(gòu)象變化可使酶活力增高，而破壞性的變化則降低酶的催化活力，較低強(qiáng)度的US處理可導(dǎo)致酶分子能量的增加并引起酶分子構(gòu)象的微小變化，使酶分子的超微結(jié)構(gòu)更具柔性、更合理，從而表現(xiàn)出較高的催化活性；而在較高強(qiáng)度的US作用下，表現(xiàn)出酶活力明顯下降。例如，在90°C熱處理下實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化物酶90%失活需要70s，而采用US對(duì)90°C熱處理鈍酶進(jìn)行強(qiáng)化，達(dá)到同樣的失活率僅需5s。因此，低強(qiáng)度US會(huì)刺激酶活，高強(qiáng)度US能鈍化酶活。實(shí)驗(yàn)證明，功率為135W以上的超聲波可使多酚氧化酶的活力下降；超聲波功率為135W以下時(shí)，多酚氧化酶的活力隨超聲功率的增加先增加后下降，因此，為使US結(jié)合熱處理可產(chǎn)生良好的鈍酶效果，本發(fā)明將超聲波的功率設(shè)定為150?400W。
[0019]本發(fā)明的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，在遠(yuǎn)紅外輻射板對(duì)待處理物料進(jìn)行輻射的同時(shí)，進(jìn)行超聲波輻照強(qiáng)化；物料上方遠(yuǎn)紅外輻射板發(fā)出的FIR能量透過(guò)金銀花花瓣對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行加熱，而超聲湍動(dòng)效應(yīng)使空腔原來(lái)的自然對(duì)流傳熱變?yōu)閺?qiáng)制對(duì)流傳熱，改善了花蕊受熱情況。遠(yuǎn)紅外輻射將內(nèi)部的水分加熱的同時(shí)，超聲振動(dòng)著金銀花，使金銀花內(nèi)部的水分也跟著振動(dòng)，加快花蕊及空腔的水分?jǐn)U散，從而提高其傳質(zhì)傳熱效果，達(dá)到同步脫水鈍酶的目的。
[0020]本發(fā)明的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，包括同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理，采用超聲波輔助強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射干燥，超聲波的空化及機(jī)械效應(yīng)對(duì)遠(yuǎn)紅外輻射的傳熱傳質(zhì)速率及鈍酶機(jī)制產(chǎn)生強(qiáng)化效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)含有敏感酶類物質(zhì)的物料的同步脫水鈍酶，在高效干燥的基礎(chǔ)上，避免了物料因酶促褐變引起的有效成分或營(yíng)養(yǎng)成分流失、外觀及質(zhì)量變差的問(wèn)題。以具有中空結(jié)構(gòu)及容易酶促褐變的金銀花為例，在遠(yuǎn)紅外輻射干燥的基礎(chǔ)上，采用超聲波輔助強(qiáng)化進(jìn)行協(xié)同干燥，使熱效應(yīng)、空化效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)、沖擊效應(yīng)有機(jī)結(jié)合，可強(qiáng)化金銀花含濕固體及空腔內(nèi)的傳熱傳質(zhì)速率，增強(qiáng)遠(yuǎn)紅外熱效應(yīng)對(duì)多酚氧化酶的同步鈍化效率，實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)得金銀花同步脫水鈍酶，縮短了干燥時(shí)間，有效避免了金銀花單獨(dú)使用遠(yuǎn)紅外輻射干燥時(shí)綠原酸的流失及色澤劣變和藥用品質(zhì)的下降，提高了金銀花干品的質(zhì)量和藥用價(jià)值。【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，是將新鮮未開(kāi)放的金銀花(待處理物料)平鋪在物料網(wǎng)盤上，物料厚度為2?4mm，同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理；具體為:
[0024]遠(yuǎn)紅外輻射板位于物料網(wǎng)盤的上方，朝向待處理物料從上往下進(jìn)行輻射；超聲波輻照源(超聲波振動(dòng)板)位于物料網(wǎng)盤的下方，朝向待處理物料從下往上進(jìn)行輻照，遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面與超聲波輻照源的輻照面相對(duì)設(shè)置。
[0025]其中，遠(yuǎn)紅外輻射板的溫度為80°C ;輻射距離(遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面至待處理物料上表面的距離)為5cm，遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)為10?30 μ m ;超聲波的頻率為20kHz，超聲波的功率為400W。
[0026]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，使金銀花達(dá)到脫水率為98.375%所需要的干燥時(shí)間為2.2h ;干燥后的金銀花綠原酸質(zhì)量含量為3.67%。
[0027]實(shí)施例2
[0028]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，是將新鮮未開(kāi)放的金銀花(待處理物料)平鋪在物料網(wǎng)盤上，物料厚度為2?4mm，同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理；具體為:
[0029]遠(yuǎn)紅外輻射板位于物料網(wǎng)盤的上方，朝向待處理物料從上往下進(jìn)行輻射；超聲波輻照源(超聲波振動(dòng)板)位于物料網(wǎng)盤的下方，朝向待處理物料從下往上進(jìn)行輻照，遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面與超聲波輻照源的輻照面相對(duì)設(shè)置。
[0030]其中，遠(yuǎn)紅外輻射板的溫度為90°C ;輻射距離(遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面至待處理物料上表面的距離)為10cm，遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)為10?30 μ m ;超聲波的頻率為100kHz，超聲波的功率為300W。
[0031]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，使金銀花達(dá)到脫水率為98.3%所需要的干燥時(shí)間為1.97h ;干燥后的金銀花綠原酸質(zhì)量含量為3.8%。
[0032]實(shí)施例3
[0033]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，是將新鮮未開(kāi)放的金銀花(待處理物料)平鋪在物料網(wǎng)盤上，物料厚度為2?4mm，同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理；具體為:
[0034]遠(yuǎn)紅外輻射板位于物料網(wǎng)盤的上方，朝向待處理物料從上往下進(jìn)行輻射；超聲波輻照源(超聲波振動(dòng)板)位于物料網(wǎng)盤的下方，朝向待處理物料從下往上進(jìn)行輻照，遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面與超聲波輻照源的輻照面相對(duì)設(shè)置。
[0035]其中，遠(yuǎn)紅外輻射板的溫度為250°C ;輻射距離(遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面至待處理物料上表面的距離)為15cm，遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)為10?30 μ m ;超聲波的頻率為150kHz，超聲波的功率為200W。
[0036]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，使金銀花達(dá)到脫水率為98.25%所需要的干燥時(shí)間為1.53h ;干燥后的金銀花綠原酸質(zhì)量含量為3.6%。[0037]實(shí)施例4
[0038]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，是將新鮮未開(kāi)放的金銀花(待處理物料)平鋪在物料網(wǎng)盤上，物料厚度為2~4mm，同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理；具體為:
[0039]遠(yuǎn)紅外輻射板位于物料網(wǎng)盤的上方，朝向待處理物料從上往下進(jìn)行輻射；超聲波輻照源(超聲波振動(dòng)板)位于物料網(wǎng)盤的下方，朝向待處理物料從下往上進(jìn)行輻照，遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面與超聲波輻照源的輻照面相對(duì)設(shè)置。
[0040]其中，遠(yuǎn)紅外輻射板的溫度為200°C ;輻射距離(遠(yuǎn)紅外輻射板的輻射面至待處理物料上表面的距離)為15cm，遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)為10~30 μ m ;超聲波的頻率為200kHz，超聲波的功率為150W。
[0041]本實(shí)施例的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，使金銀花達(dá)到脫水率為98.5%所需要的干燥時(shí)間為2.42h ;干燥后的金銀花綠原酸質(zhì)量含量為3.54%。
[0042]實(shí)驗(yàn)例
[0043]本實(shí)驗(yàn)例對(duì)采用實(shí)施例1-4的方法干燥處理后的金銀花進(jìn)行檢測(cè)。
[0044]脫水率的檢測(cè)方法:利用多點(diǎn)熱電偶(精度0.1°C )檢測(cè)金銀花表面及內(nèi)部的溫度變化，利用稱重傳感器(精度0.02g)定期測(cè)量物料重量，根據(jù)物料重量計(jì)算脫水率，并記錄達(dá)到規(guī)定脫水率所需要的時(shí)間。
[0045]綠原酸的提取與檢測(cè)方法包括下列步驟:
[0046](I)稱取金銀花粉末0.4g，置于50ml具塞錐形瓶中，加入30ml體積濃度為50%的甲醇溶液，放置5min，25°C超聲30min，然后過(guò)濾至100mL容量瓶中；再重復(fù)提取I次，合并濾液，并用體積濃度為50%的甲醇溶液定容至刻度，得溶液A ;
[0047](2)取溶液AlOml，稀釋至25ml容量瓶中，為供試品溶液；
[0048](3)采用高效液相色譜對(duì)供試品溶液進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)樣量為10 μ 1，測(cè)其峰面積，并由回歸方程計(jì)算綠原酸的含量。
[0049]檢測(cè)結(jié)果如表1所示。
[0050]其中，對(duì)比例1-1、2-1、3-1、4_1的干燥方法為單獨(dú)使用超聲波輻照進(jìn)行干燥處理，具體技術(shù)參數(shù)分別同實(shí)施例1-4 ;對(duì)比例1-2、2-2、3-2、4-2的干燥方法為單獨(dú)使用遠(yuǎn)紅外輻射進(jìn)行干燥處理，具體技術(shù)參數(shù)分別同實(shí)施例1-4。
[0051]其中，脫水率表示除去的水分占新鮮金銀花中水分的比例。新鮮金銀花的干基含水率為400%或以上；干基含水率=濕物料中水分的質(zhì)量/濕物料的絕干料的質(zhì)量。
[0052]表1采用實(shí)施例1-4的方法干燥處理后的金銀花檢測(cè)結(jié)果
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:包括同時(shí)采用遠(yuǎn)紅外輻射和超聲波輻照對(duì)待處理物料進(jìn)行干燥處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源的溫度為80?250°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源距待處理物料的距離為5?15cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述超聲波的頻率為20?200kHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述超聲波的功率為150?400W。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述干燥處理的時(shí)間為1.5?2.5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源和超聲波輻照的輻照源分別位于待處理物料的上下兩側(cè)，同時(shí)朝向待處理物料進(jìn)行輻射或輻照。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述遠(yuǎn)紅外輻射的輻射源為遠(yuǎn)紅外輻射板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述待處理物料為金銀花。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超聲波強(qiáng)化遠(yuǎn)紅外輻射的干燥方法，其特征在于:所述待處理物料的厚度為2?4mm。
【文檔編號(hào)】A23L3/26GK104000277SQ201410190556
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】劉云宏, 苗帥, 吳建業(yè), 張玉先, 孫軍杰 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)