论文摘要
本论文以浆果的代表种类蓝靛果和树莓为例，研究微波加工过程中介电特性的变化规律。微波辅助泡沫干燥方法适合于黏度高、热敏性成分多的浆果脱水加工。微波辅助萃取技术适用于对浆果中花青素等有效成分进行提取，特点是萃取效率高、可用乙醇等绿色溶剂。在微波加热过程中，处于高频电磁场中物料的介电特性会发生动态变化，影响其能量吸收和转化过程。介电特性包括介电常数和介电损耗因子两个指标。本文研究微波辅助泡沫干燥条件下，蓝靛果起泡果浆的微波能量吸收特性，提出浆果果浆温度变化的指数方程。考虑到物料的物理性能，起泡果浆介电特性的变化可以用温度和含水率的函数描述。这些结果有助于揭示在微波干燥过程中物料的微波能量吸收和转换机理。本文研究微波辅助泡沫干燥过程中树莓果粉介电特性的变化规律。通过响应曲面中心组合试验方法，研究微波功率、风量、物料质量及干燥时间等影响因素对树莓果粉花青素降解比率及维生素C降解比率的影响规律，研究微波场内树莓起泡果浆的介电特性随温度和含水率的动态变化规律。研究结果表明：（1）各工艺参数对物料介电常数和介电损耗因子的影响程度从高到低依次为物料质量、干燥时间、微波功率和风量。（2）各工艺参数对物料花青素降解比率的影响程度从高到低依次为微波功率、干燥时间、风量和物料质量。微波功率和干燥时间与花青素降解比率均呈正相关趋势。（3）各工艺参数对物料维生素C降解比率的影响次序程度从高到低依次为物料质量、微波功率、风量和干燥时间。本文应用微波辅助萃取技术对树莓粉中花青素成分进行萃取，确定萃取时间、萃取温度、乙醇浓度、物液比为试验影响因素，研究萃取液中花青素萃取量和介电特性的变化规律。研究结果表明：（1）各工艺参数对萃取液花青素萃取量的影响程度从高到低依次为物液比、乙醇浓度、萃取时间和萃取温度。（2）各工艺参数对萃取液介电常数的影响程度从高到低依次为物液比、萃取温度、萃取时间和乙醇浓度。（3）各工艺参数对萃取液介电损耗因子的影响程度从高到低依次为物液比、乙醇浓度、萃取时间和萃取温度；物液比增加，萃取液的介电损耗因子减小。本文研究微波辅助泡沫干燥树莓果浆的传热和传质过程模拟，应用Matlab对物料内部厚度增加（从表层到底层）过程中温度和含水率变化过程进行仿真。根据仿真结果分析了初始物料质量400g、微波功率7kW、风量70m3·h-1、干燥时间240s时，物料内部温度和含水率随物料厚度和干燥时间的变化规律；干燥时间一定时，随着物料内部厚度增加，物料温度呈先升高后降低趋势，含水率呈现升高趋势；物料内部相同厚度处，随着干燥时间增加，物料温度呈升高趋势，含水率呈下降趋势。模拟不同微波功率下，物料温度和含水率随厚度和干燥的时间变化；模拟微波功率与初始物料质量同时变化时，物料内部温度的变化规律；分析了初始物料质量（即初始厚度）不同时，物料含水率的变化规律。果浆初始厚度对物料内不同厚度处的含水率影响明显，物料初始厚度处于低水平时，物料表面水分蒸发速度较快，厚度从表层变化至底层，水分蒸发速度减慢，物料初始厚度处于高水平时，物料表面水分降低速度较慢，厚度从表层变化至中间位置，水分蒸发速度加快，从中间位置变化至物料底层，水分蒸发速度变化不明显。模拟结果与试验测量数据拟合程度高，微波泡沫干燥过程的模拟仿真结果可信，对试验实施和实际生产加工有一定的参考价值，为高效率应用微波辅助泡沫干燥方法，加工出高质量浆果制品提供了理论依据。