專利名稱：超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法和超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法和超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置。
背景技術(shù)：
胡蘿卜含有豐富的維生素、糖、淀粉、鉀、鈣、磷、鐵等營養(yǎng)成分及無機(jī)鹽類和5種人體必需的氨基酸，因此具有很高的營養(yǎng)價值和多種保健功效。胡蘿卜的加工方法中，干燥加工是最常見的一種方法。干燥加工是利用產(chǎn)品低水分活度，抑制微生物的生長繁殖和酶的活性，同時可以賦予產(chǎn)品良好的風(fēng)味，達(dá)到長期貯藏、易于運輸、便于消費的目的。熱風(fēng)干燥作為一種主要的干燥技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于食品，尤其在脫水食品生產(chǎn)中占據(jù)90%以上。與其它干燥技術(shù)(真空干燥、冷凍干燥、噴霧干燥)相比，熱風(fēng)干燥具有設(shè)備簡單、投資低、干燥工藝參數(shù)易控、自動化程度較高等優(yōu)點。但不容忽視的是，熱風(fēng)干燥也存在一些亟待解決的問題，包括:傳熱傳質(zhì)效率低，干燥時間長，能耗偏高，產(chǎn)品質(zhì)量低。為了提高熱風(fēng)干燥的效率，通常需要在較高的干燥溫度下進(jìn)行，對食品中的許多熱敏性成分和生理活性成分非常不利，易導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，如:營養(yǎng)物質(zhì)和芳香物質(zhì)損失、功效成分的失活、表面硬化開裂、過度收縮、低復(fù)水性和明顯的顏色改變等；另外則顯著增加了能耗。同時，較長的熱風(fēng)干燥過程極易引起微生物的滋生與繁殖，特別是食品的腐敗變質(zhì)。由于上述原因，使用熱風(fēng)干燥技術(shù)來干燥胡蘿卜也存在下列問題:1)干燥時間過長引起胡蘿卜不同程度的褪色；2)能耗高；3)營養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)大量損失導(dǎo)致胡蘿卜口感粗糙，質(zhì)量變差。超聲是指頻率為2X IO4Hz IO9Hz的聲波。與其他頻率的聲波相比，超聲具有傳播方向性強(qiáng)，介質(zhì)質(zhì)點振動加速度大，在介質(zhì)中能產(chǎn)生空化效應(yīng)等突出特點。由于超聲獨特的作用效應(yīng)，它常被作為一種非常有效的強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)的手段。在現(xiàn)有技術(shù)中，專利CN101586905A公開了一種超聲波熱風(fēng)聯(lián)合干燥裝置，包括熱風(fēng)發(fā)生器、超聲波發(fā)生器、超聲波探頭、物料升降臺和超聲波探頭支架，該裝置將超聲波與熱風(fēng)干燥有機(jī)結(jié)合，有效提高物料的干燥品質(zhì)，縮短干燥時間，提高能源利用率，但是該裝置采用若干個超聲波探頭呈矩陣排列，超聲波探頭輻照面積小，聲阻抗值大，容易出現(xiàn)聲阻抗失配問題，導(dǎo)致大量能量只能以發(fā)熱的形式散失；且熱風(fēng)發(fā)生器位于物料升降臺的一側(cè)，熱風(fēng)發(fā)生器風(fēng)口的中心高度與金屬網(wǎng)面高度保持一致，熱風(fēng)從一側(cè)吹向物料，不能充分利用熱風(fēng)的熱能，工作效率低，能耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，提高干燥過程中的傳熱和傳質(zhì)效率，縮短干燥時間，降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明的另一個目的是提供一種實施該方法的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法所采用的技術(shù)方案是:一種超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，包括下列步驟:
I)胡蘿卜原料的前處理:將新鮮胡蘿卜清洗、切片；2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥:將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為30 70°C，干燥風(fēng)速為0.3 3m/s，超聲功率為100 200W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為5 15cm，干燥時間為3 6h，即得。所述胡蘿卜片的厚度為2.5 3.5mm。所述加熱和鼓風(fēng)裝置產(chǎn)生的熱風(fēng)、超聲輻照裝置產(chǎn)生的超聲波均是自下而上通過篩網(wǎng)和放在篩網(wǎng)上的胡蘿卜。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置所采用的技術(shù)方案是:一種超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，包括載物臺、熱風(fēng)發(fā)生器和超聲波換能器，所述載物臺為水平設(shè)置于一干燥室內(nèi)部的篩網(wǎng)；所述超聲波換能器上設(shè)有超聲波變幅桿，該超聲波變幅桿的輸出端由干燥室的下方伸入到干燥室內(nèi)與設(shè)置在載物臺下方并與載物臺平行的超聲波輻照盤連接；所述載物臺與超聲波輻照盤之間具有熱風(fēng)氣流室，所述熱風(fēng)發(fā)生器的熱風(fēng)出口管路與熱風(fēng)氣流室連通；所述干燥室設(shè)有出風(fēng)口。所述熱風(fēng)發(fā)生器的熱風(fēng)出口管路上設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。所述熱風(fēng)氣流室內(nèi)設(shè)有溫度、風(fēng)速測定儀。所述超聲波換能器位于一換能室內(nèi)，所述換能室內(nèi)設(shè)有散熱風(fēng)扇。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，將超聲直接有效耦合于熱風(fēng)干燥過程中，利用超聲的高頻率強(qiáng)波動效應(yīng)和熱學(xué)效應(yīng)，既利用超聲空化效應(yīng)改變物料表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增大細(xì)胞壁間隙，改變物料本身的性狀，又能對熱風(fēng)干燥過程傳熱傳質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)化。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，將超聲技術(shù)直接有效耦合在熱風(fēng)干燥過程中，能夠顯著提高干燥過程中的傳熱和傳質(zhì)效率，縮短干燥時間，節(jié)約能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，采用本發(fā)明的方法干燥的胡蘿卜外觀色澤好、收縮率小、復(fù)水性能好。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，操作時使用超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置。超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置工作時外界空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入熱風(fēng)發(fā)生器后，熱風(fēng)發(fā)生器產(chǎn)生的熱風(fēng)進(jìn)入干燥室，熱風(fēng)自下而上通過篩網(wǎng)做成的載物臺和載物臺上放置的胡蘿卜片。超聲波輻照盤位于載物臺正下方，由超聲波輻照盤發(fā)出的超聲波也自下而上通過篩網(wǎng)做成的載物臺和載物臺上放置的胡蘿卜片，實現(xiàn)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的目的。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，通過風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)干燥風(fēng)速，通過超聲波發(fā)生器來調(diào)節(jié)超聲的功率和頻率，通過超聲波變幅桿來調(diào)節(jié)超聲波振動幅度，溫度、風(fēng)速測定儀可測定并顯示熱風(fēng)的溫度和風(fēng)速。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，將傳統(tǒng)的圓柱形或圓錐形的超聲波輻照裝置改為超聲波輻照盤，增大超聲波的輻照面積，減小聲阻抗值，提高干燥效率；熱風(fēng)發(fā)生器和超聲波輻照盤都設(shè)于干燥室的下方，熱風(fēng)發(fā)生器產(chǎn)生的熱風(fēng)和超聲波輻照盤發(fā)出的超聲波自上而下經(jīng)過物料，充分利用熱風(fēng)和超聲波的能量，使超聲波與熱風(fēng)干燥技術(shù)有效的耦合在一起，強(qiáng)化干燥過程中的傳熱和傳質(zhì)，提高工作效率，節(jié)約能耗。


圖1為本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖中標(biāo)號說明:1-風(fēng)機(jī)，2-電加熱器，3-風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，4-超聲波變幅桿，5-超聲波換能器，6-換能室，7-散熱風(fēng)扇，8-連接電纜，9-超聲波發(fā)生器，10-超聲波輻照盤，11-溫度、風(fēng)速測定儀，12-篩網(wǎng)，13-干燥室，14-出風(fēng)口。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置的一種實施方式，如圖1所示，包括載物臺、熱風(fēng)發(fā)生器和超聲波換能器5，載物臺為水平設(shè)置于干燥室13內(nèi)部的篩網(wǎng)12 ;超聲波發(fā)生器9通過連接電纜8連接超聲波換能器5，該超聲波換能器5上設(shè)有超聲波變幅桿4，該超聲波變幅桿4的輸出端由干燥室13下放伸入到干燥室13內(nèi)與設(shè)置在篩網(wǎng)12下方并與篩網(wǎng)12平行設(shè)置的超聲波輻照盤10連接；熱風(fēng)發(fā)生器包括風(fēng)機(jī)I和位于熱機(jī)出口管路上的電加熱器2，所述載物臺與超聲波輻照盤10之間具有熱風(fēng)氣流室，所述熱風(fēng)發(fā)生器的熱風(fēng)出口管路與熱風(fēng)氣流室連通；所述干燥室13外殼的上部設(shè)有出風(fēng)口 14。風(fēng)機(jī)I的熱風(fēng)出口管路上設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥3 ;熱風(fēng)氣流室內(nèi)設(shè)有溫度、風(fēng)速測定儀11 ;超聲波換能器5位于換能室6內(nèi)，所述換能室6內(nèi)設(shè)有散熱風(fēng)扇7。本實施方式的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，使用時，外界空氣從風(fēng)機(jī)I進(jìn)入熱風(fēng)發(fā)生器，經(jīng)電加熱器2加熱后，經(jīng)熱風(fēng)出口管路進(jìn)入干燥室13，熱風(fēng)自下而上通過篩網(wǎng)12和放置在篩網(wǎng)12上的物料，由超聲波輻照盤10發(fā)出的超聲波也自下而上通過篩網(wǎng)12和放置在篩網(wǎng)12上的物料，達(dá)到超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥物料的目的，經(jīng)過物料的熱風(fēng)由干燥室13外殼上部的風(fēng)出口 14排出。風(fēng)量調(diào)節(jié)閥3可調(diào)節(jié)干燥風(fēng)速，溫度、風(fēng)速測定儀11可測定干燥室內(nèi)即將干燥物料的熱風(fēng)的溫度和風(fēng)速，方便控制；將超聲波換能器5置于換能室6內(nèi)并在換能室6內(nèi)設(shè)置散熱風(fēng)扇，防止超聲波換能器5過熱,保證超聲波換能器5的使用安全。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法的實施例1 5，實施時均使用上述實施方式的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法的實施例1，包括下列步驟:I)胡蘿卜原料的前處理:選擇形狀飽滿、無病蟲害的新鮮胡蘿卜，清洗去掉根部的泥土和雜質(zhì)，切片，胡蘿卜片的厚度為2.5mm ；2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥:將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為30°C，干燥風(fēng)速為3m/s，超聲功率為200W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為5cm，干燥時間為3.5h，即得。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法的實施例2，包括下列步驟:I)胡蘿卜原料的前處理:選擇形狀飽滿、無病蟲害的新鮮胡蘿卜，清洗去掉根部的泥土和雜質(zhì)，切片，胡蘿卜片的厚度為3.0mm；2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥:將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為70°C，干燥風(fēng)速為0.3m/s，超聲功率為200W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為25cm，干燥時間為4.5h，即得。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法的實施例3，包括下列步驟:I)胡蘿卜原料的前處理:選擇形狀飽滿、無病蟲害的新鮮胡蘿卜，清洗去掉根部的泥土和雜質(zhì)，切片，胡蘿卜片的厚度為3.5mm ；
2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥:將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為55°C，干燥風(fēng)速為1.5m/s，超聲功率為100W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為10cm，干燥時間為5.0h,即得。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法的實施例4，包括下列步驟:I)胡蘿卜原料的前處理:選擇形狀飽滿、無病蟲害的新鮮胡蘿卜，清洗去掉根部的泥土和雜質(zhì)，切片，胡蘿卜片的厚度為3.2mm ；2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥:將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為45°C，干燥風(fēng)速為l.0m/s，超聲功率為50W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為20cm，干燥時間為6.0h,即得。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法的實施例5，包括下列步驟:I)胡蘿卜原料的前處理:選擇形狀飽滿、無病蟲害的新鮮胡蘿卜，清洗去掉根部的泥土和雜質(zhì)，切片，胡蘿卜片的厚度為2.3mm ；2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥:將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為60°C，干燥風(fēng)速為1.5m/s，超聲功率為180W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為8cm，干燥時間為3.0h,即得。實驗例采用與本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法的實施例1 5相同的干燥溫度和干燥風(fēng)速，進(jìn)行單一熱風(fēng)干燥試驗I 5，并對實施例1 5的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法與單一熱風(fēng)干燥I 5干燥胡蘿卜的效果進(jìn)行比較，結(jié)果如表I所示。其中胡蘿卜復(fù)水率的計算方法為:準(zhǔn)確稱取質(zhì)量約3.0g (ml)干燥后的胡蘿卜樣品放入IOOmL燒開的蒸餾水中，浸泡5min后濾去蒸餾水，再用紙巾吸去樣品表面水分，測其質(zhì)量(m2),復(fù)水率計算公式為:復(fù)水率=(m2ml) X 100%/ml。表I實施例1 5與單一熱風(fēng)干燥技術(shù)干燥胡蘿卜的效果比較
權(quán)利要求
1.超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，其特征在于:包括下列步驟: 1)胡蘿卜原料的前處理:將新鮮胡蘿卜清洗、切片； 2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥:將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為30 70°C，干燥風(fēng)速為0.3 3m/s，超聲功率為100 200W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為5 15cm，干燥時間為3 6h，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，其特征在于:所述胡蘿卜片的厚度為2.5 3.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，其特征在于:所述加熱和鼓風(fēng)裝置產(chǎn)生的熱風(fēng)、超聲輻照裝置產(chǎn)生的超聲波均是自下而上通過篩網(wǎng)和放在篩網(wǎng)上的胡蘿卜。
4.超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，包括載物臺、熱風(fēng)發(fā)生器和超聲波換能器，其特征在于:所述載物臺為水平設(shè)置于一干燥室內(nèi)部的篩網(wǎng)；所述超聲波換能器上設(shè)有超聲波變幅桿，該超聲波變幅桿的輸出端由干燥室的下方伸入到干燥室內(nèi)與設(shè)置在載物臺下方并與載物臺平行的超聲波輻照盤連接；所述載物臺與超聲波輻照盤之間具有熱風(fēng)氣流室，所述熱風(fēng)發(fā)生器的熱風(fēng)出口管路與熱風(fēng)氣流室連通；所述干燥室設(shè)有出風(fēng)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，其特征在于:所述熱風(fēng)發(fā)生器的熱風(fēng)出口管路上設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，其特征在于:所述熱風(fēng)氣流室內(nèi)設(shè)有溫度、風(fēng)速測定儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，其特征在于:所述超聲波換能器位于一換能室內(nèi)，所述換能室內(nèi)設(shè)有散熱風(fēng)扇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法和超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥裝置，該方法包括下列步驟1)胡蘿卜原料的前處理將新鮮胡蘿卜清洗、切片；2)超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥將胡蘿卜片放在篩網(wǎng)上，依次開啟加熱和鼓風(fēng)裝置、超聲輻照裝置，對胡蘿卜片進(jìn)行超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥，干燥溫度為30～70℃，干燥風(fēng)速為0.3～3m/s，超聲功率為100～200W，超聲頻率為20kHz，超聲輻照裝置距篩網(wǎng)距離為5～15cm,干燥時間為3～6h。本發(fā)明的超聲聯(lián)合熱風(fēng)干燥胡蘿卜的方法，將超聲技術(shù)直接有效耦合在熱風(fēng)干燥過程中，提高干燥過程中的傳熱和傳質(zhì)效率，縮短干燥時間，節(jié)約能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號A23B7/02GK103109919SQ20131003932
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者羅登林, 徐寶成, 劉建學(xué), 賀家亮, 李佩艷, 韓四海, 關(guān)隨霞, 李松彪, 郭金英, 吳影, 李愛江, 李鑫玲 申請人:河南科技大學(xué)