徐建國(guó)，徐 剛，張森旺，顧 震，張緒坤，李華棟，*（.江西省科學(xué)院食品工程創(chuàng)新中心，江西南昌330096；.南昌航空大學(xué)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌330063）

熱泵-熱風(fēng)分段式聯(lián)合干燥胡蘿卜片研究

徐建國(guó)1，徐 剛1，張森旺1，顧 震1，張緒坤2，李華棟1，*
（1.江西省科學(xué)院食品工程創(chuàng)新中心，江西南昌330096；2.南昌航空大學(xué)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌330063）

為解決常溫?zé)岜酶稍镆自斐晒呱镂廴疽约案稍锖笃谛氏陆祵?dǎo)致干燥時(shí)間增加的問(wèn)題，采用了先低溫?zé)岜酶稍?、后短時(shí)熱風(fēng)干燥的分段式聯(lián)合干燥技術(shù)對(duì)胡蘿卜片進(jìn)行了中試干燥實(shí)驗(yàn)。采用單因素實(shí)驗(yàn)分析了由熱泵干燥轉(zhuǎn)入熱風(fēng)干燥時(shí)切換點(diǎn)對(duì)干燥過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量的影響，獲得了較佳的分段干燥工藝。研究發(fā)現(xiàn)，物料自由水分的脫除方式能夠影響干燥效率和產(chǎn)品質(zhì)量；該分段干燥可以使單一熱泵干燥時(shí)間（10.5h）縮短28.6%；其產(chǎn)品色澤優(yōu)于熱泵干燥產(chǎn)品；β-胡蘿卜素含量非常接近熱泵干燥產(chǎn)品，比熱風(fēng)干燥產(chǎn)品高59%。先低溫?zé)岜酶稍?、后短時(shí)熱風(fēng)干燥的分段式聯(lián)合干燥技術(shù)在大幅度縮短干燥時(shí)間的同時(shí)，獲得了高質(zhì)量的干燥產(chǎn)品，該技術(shù)可以應(yīng)用到熱敏性果蔬脫水生產(chǎn)中。

分段干燥，聯(lián)合干燥，熱泵干燥，自由水分

果蔬干燥是加工和貯藏的重要手段，可以降低水分活度，抑制微生物的活性，保持營(yíng)養(yǎng)成分[1-2]。熱風(fēng)干燥（HAD）因干燥溫度高，產(chǎn)品質(zhì)量較差[3]。冷凍干燥、真空干燥產(chǎn)品質(zhì)量好，但因操作費(fèi)用高、干燥時(shí)間長(zhǎng)等缺陷，只適用于高附價(jià)值物料的脫水，不適于大宗果蔬。能效顯著的熱泵干燥（HPD）產(chǎn)品質(zhì)量高、品質(zhì)好[4-5]，其缺點(diǎn)是干燥時(shí)間太長(zhǎng)，易使微生物大量繁殖、細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)。近年興起的聯(lián)合干燥因優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，避免了單一干燥方式的缺點(diǎn)，正逐漸被國(guó)內(nèi)外學(xué)者、企業(yè)界廣泛關(guān)注[6-7]。

果蔬中的水分通常以自由水、結(jié)合水和半結(jié)合水形式存在[8]。自由水與水分活度相關(guān)，這部分水可以被微生物利用，并為有效成分的降解提供水溶液環(huán)境[9]。因此，有效營(yíng)養(yǎng)成分的熱穩(wěn)定性與這類水含量有關(guān)，防止物料局部高溫與高水分同時(shí)出現(xiàn)，可以提高有效營(yíng)養(yǎng)成分在干燥過(guò)程中保持率。針對(duì)果蔬物料的這一特點(diǎn)，江西省科學(xué)院食品工程創(chuàng)新中心提出了熱泵－熱風(fēng)分段式聯(lián)合干燥（HP-HAD）技術(shù)[10]：在高水分含量的干燥初期，采用低溫?zé)岜酶稍铮摮糠肿杂伤?。?dāng)水分降到一定程度，切換為熱風(fēng)干燥，提高干燥溫度，使干燥速率提高，縮短干燥時(shí)間。高溫?zé)犸L(fēng)干燥還可以使微生物失活，減少生物污染。但是，不適宜的切換點(diǎn)很難發(fā)揮聯(lián)合干燥的優(yōu)勢(shì)。

本文的研究目的就是通過(guò)開(kāi)展胡蘿卜片中試干燥實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)考察不同切換點(diǎn)時(shí)物料自由水含量對(duì)該干燥過(guò)程特征以及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，評(píng)價(jià)這種分段式、聯(lián)合干燥中試生產(chǎn)過(guò)程，并確定較優(yōu)干燥工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)原料 新鮮胡蘿卜購(gòu)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，并貯藏于4℃冰箱中。每次實(shí)驗(yàn)前，將胡蘿卜清洗并切成3mm左右的薄片，裝入中試干燥箱中。胡蘿卜初始水分測(cè)定采用105℃烘箱法獲得[11]，含水率為91.7%。

WSB-005型溫濕度變送器 武漢市儀器儀表研究所；KA22型風(fēng)速儀 沈陽(yáng)加野科學(xué)儀器有限公司；WRNK-191型K式熱電偶 北京天航大業(yè)自動(dòng)化儀表；MiniMR-60核磁共振成像設(shè)備 上海紐邁科技有限公司；DS-1型高速組織打漿機(jī) 上海標(biāo)本模型廠；752型紫外分光光度計(jì) 上海菁華科技儀器公司；WSC-2型Lovibond色差儀 上海昕瑞儀器；WT10002電子天平 常州諾基儀器有限公司；自主開(kāi)發(fā)的熱泵-熱風(fēng)聯(lián)合干燥裝置 如圖1所示，主要包括四部分：熱泵系統(tǒng)、穿流干燥箱、電加熱裝置以及風(fēng)機(jī)。這四部分通過(guò)風(fēng)管連接。熱泵系統(tǒng)壓縮機(jī)功率為5P，采用R22作為制冷劑。風(fēng)機(jī)功率5.5kW，采用變頻器控制。穿流式干燥箱尺寸為1.2m×1.2m×0.4m，可裝18kg胡蘿卜片。通過(guò)開(kāi)關(guān)風(fēng)閥可以實(shí)現(xiàn)常溫（30～40℃）熱泵干燥、熱風(fēng)（60～70℃）干燥以及分段式聯(lián)合干燥。

圖1 分段式熱泵－熱風(fēng)聯(lián)合干燥裝置示意圖Fig.1 Experimental setup of the combined cross-flow pilot dryer

1.2 干燥實(shí)驗(yàn)

胡蘿卜片分別用熱泵干燥、熱風(fēng)干燥以及先熱泵、后熱風(fēng)分段式聯(lián)合干燥進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn)。

熱泵干燥時(shí)，胡蘿卜片分別在低溫30、40℃，風(fēng)速為1.5、2、2.5m/s的條件下進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)。熱泵干燥系統(tǒng)的性能利用脫水率MER（kg H2O/h）和單位能耗除濕量SMER（kg H2O/kW·h）進(jìn)行評(píng)測(cè)。MER反應(yīng)了干燥系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，而SMER反應(yīng)了干燥過(guò)程中的能源效率。二者按式（1）、式（2）進(jìn)行計(jì)算[12]：

MER=m×（wf-wi） 式（1）

SMER=MER/Wt式（2）

式中，m—胡蘿卜質(zhì)量，kg；wi—干燥前含水率，kg/kg；wf—干燥后含水率；Wt—能耗，kW。

熱風(fēng)干燥溫度越高對(duì)果蔬質(zhì)量破壞越大。依據(jù)電加熱設(shè)備工作情況，本實(shí)驗(yàn)熱風(fēng)干燥條件選為風(fēng)溫70℃，風(fēng)速1.5m/s。

采用單因素實(shí)驗(yàn)考察了切換點(diǎn)對(duì)熱泵－熱風(fēng)聯(lián)合干燥過(guò)程和干燥質(zhì)量的影響。聯(lián)合干燥時(shí)，第一階段采用40℃熱泵干燥。當(dāng)物料含濕量分別降至70%、40%時(shí)，開(kāi)啟風(fēng)閥a、b、c，關(guān)閉d，采用70℃熱風(fēng)干燥至安全水分（10%w.b.）。熱風(fēng)升溫速率為0.5℃/min。干燥過(guò)程中，每隔30min用天平稱重物料，并記錄干燥室內(nèi)A處的溫度、相對(duì)濕度以及風(fēng)速。物料溫度采用K式熱電偶獲得。熱電偶信號(hào)基于NI Compact DAQ9174機(jī)箱、Model NI9250采集卡和LabVIEW software（V8.9.5）收集數(shù)據(jù)。

1.3 核磁共振實(shí)驗(yàn)

核磁共振技術(shù)作為一項(xiàng)非破壞性技術(shù)可以用于估測(cè)物料內(nèi)部水的分布和流動(dòng)性[13]。核磁共振信號(hào)強(qiáng)度直接與物料真實(shí)水分相關(guān)[14]。橫向馳豫時(shí)間（T2）可以反應(yīng)不同狀態(tài)水分的分布和流動(dòng)性[15-16]。本實(shí)驗(yàn)采用CPMG序列獲得物料干燥過(guò)程中的T2。利用反演軟件（V1.1）獲得T2分布。

1.4 干燥指標(biāo)

1.4.1 β胡蘿卜素含量 胡蘿卜清洗，剝皮后，取胡蘿卜皮質(zhì)部分切成直徑為11mm、厚4mm的樣品，按1.2部分的干燥條件進(jìn)行干燥。采用改良的紫外分光光度法測(cè)定β胡蘿卜素含量[17]。取5～8g樣品在高速組織打漿機(jī)中打漿，將漿液置入燒瓶中，并加入40mL乙醇、40mL 2mol/L的NaOH溶液，在70℃水浴中皂化30min。離心，取上清液。用5mL異丙醚多次提取上清液至無(wú)色，收集提取液用異丙醚定容至100mL。利用紫外分光光度計(jì)在450nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度值，通過(guò)與β胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)曲線比對(duì)，獲得樣品β胡蘿卜素含量。相同實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

β胡蘿卜素保持率按下式計(jì)算：

C=Cf/Ci式（3）

式中，Ci—胡蘿卜干燥前β胡蘿卜素含量，mg/100g干；Cf—胡蘿卜干燥后β胡蘿卜素含量，mg/100g干。

1.4.2 顏色 取胡蘿卜皮質(zhì)部分制樣。用Lovibond色差儀分別測(cè)量新鮮樣和干燥樣的紅值R、黃值Y、藍(lán)值B和灰度N值。每個(gè)樣品重復(fù)3次。

1.4.3 復(fù)水率 采用25℃水中浸泡1h的方法獲得干燥產(chǎn)品的復(fù)水率[2]。樣品在浸泡前后分別用天平稱重。復(fù)水率按下式計(jì)算：

R=mr/mi式（4）

式中，mi—樣品復(fù)水前質(zhì)量，kg；mr—樣品復(fù)水后質(zhì)量，kg。

實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SAS（v.9.1）進(jìn)行方差分析。不同干燥方法間的指標(biāo)均值進(jìn)行Duncan多范圍檢驗(yàn)，當(dāng)p≤0.05時(shí)，均值被視為顯著差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 物料水分在干燥過(guò)程中的狀態(tài)變化

圖2是利用CPMG序列獲得胡蘿卜片在HPD干燥過(guò)程中內(nèi)部水分的T2分布。可以發(fā)現(xiàn)，該圖譜存在3個(gè)不同的峰，即在100～1000ms之間、流動(dòng)性最強(qiáng)的T22，在10～100ms之間、流動(dòng)性較強(qiáng)的T21，以及在1～ 10ms之間、流動(dòng)性最差的T20。這些水分分別對(duì)應(yīng)著物料的自由水、半結(jié)合水以及結(jié)合水。這三種狀態(tài)的水分分別占新鮮胡蘿卜總水分的94.79%、3.67%以及1.54%。其中，自由水分含量最大。干燥過(guò)程中，T22峰面積相對(duì)于T21、T20迅速減少，這說(shuō)明干燥過(guò)程中，各種水分同時(shí)失去，但自由水失去速度最快。當(dāng)干燥至28.9%～37.6%濕分段時(shí)，自由水近似消失。干燥至安全水分時(shí)，T22峰消失，T20峰依然存在。這說(shuō)明HPD干燥過(guò)程主要除去物料的自由水分，不能完全除去結(jié)合水。

圖2 HPD干燥過(guò)程中胡蘿卜內(nèi)部水分T2分布Fig.2 Distribution of relaxation times during HPD

圖3（a）是濕基含水率在90.5%～92%之間的新鮮胡蘿卜片在深床（40mm）熱泵干燥過(guò)程的特征曲線?？梢钥闯觯械臒岜酶稍镞^(guò)程呈現(xiàn)相近似的干燥動(dòng)力學(xué)特征，并且干燥時(shí)間較長(zhǎng)。穿流干燥風(fēng)速和溫度可以顯著影響干燥時(shí)間。隨著干燥風(fēng)速和干燥溫度的升高，干燥曲線變陡，可以較快除去物料水分，縮短干燥時(shí)間。

從圖3（b）上可以看出，在干燥初始，SMER值較高（大于1kg/kW·h），隨著干燥的進(jìn)行，其值迅速下降。這是因?yàn)?，物料在干燥開(kāi)始時(shí)富含自由水分，在其表面發(fā)生的濕分蒸發(fā)速率很快。隨后干燥速率受物料內(nèi)部傳質(zhì)速率控制。除去相同數(shù)量的水分，需要更多的能量，致使SMER下降。

另外，相同風(fēng)速下、40℃干燥條件的SMER值高于30℃干燥條件下的SMER值。適當(dāng)?shù)脑黾语L(fēng)速可以提高SMER。但是在40℃、最大風(fēng)速2.5m/s時(shí)，最大的SMER值僅出現(xiàn)在開(kāi)始階段；此后，其值一直低于40℃、2m/s干燥條件。相同規(guī)律同樣出現(xiàn)在30℃干燥條件下。這是因?yàn)樯邷囟瓤梢约铀傥锪蟽?nèi)部水分傳遞和蒸發(fā)，高風(fēng)速下可以加快干燥空氣和物料間的熱量、水分傳遞。但當(dāng)物料干燥速度受內(nèi)部水分傳遞控制時(shí)，高風(fēng)速只能會(huì)增加干燥系統(tǒng)風(fēng)機(jī)能耗，降低過(guò)程SMER。因此，干燥溫度40℃、風(fēng)速2m/s時(shí)，熱泵系統(tǒng)可以獲得較好的除濕效率。在這一條件下，干燥18kg胡蘿卜片需要630min，干燥時(shí)間依然較長(zhǎng)。

圖3 不同干燥狀態(tài)下HPD干燥曲線與性能曲線Fig.3 Drying curves（a）and SMER（b）of HPD at different drying conditions

2.2 分段式熱泵－熱風(fēng)聯(lián)合干燥過(guò)程特征

從圖4（a）可以看出，分段式熱泵－熱風(fēng)聯(lián)合干燥過(guò)程具有熱泵干燥和熱風(fēng)干燥的特征。當(dāng)熱泵干燥至物料含水70%w.b.時(shí)（HP-HAD II），切換為70℃熱風(fēng)干燥至終點(diǎn)，所需總干燥時(shí)間約為300min；而熱泵干燥至40%w.b.時(shí)（HP-HAD I），切換熱風(fēng)干燥，所需總時(shí)間為450min。但二個(gè)聯(lián)合干燥過(guò)程相比單一熱泵干燥630min，干燥時(shí)間分別縮短52.4%、28.6%。這說(shuō)明分段式熱泵－熱風(fēng)聯(lián)合干燥是一個(gè)快速干燥過(guò)程，可以大幅度縮短熱泵干燥時(shí)間。第二階段熱風(fēng)干燥過(guò)程越早，所需干燥時(shí)間越短。

在圖4（b）的熱風(fēng)干燥過(guò)程中出現(xiàn)了一個(gè)近似恒速干燥階段，而降速干燥過(guò)程一直存在于熱泵干燥過(guò)程中。盡管許多像胡蘿卜一樣的食品在干燥過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)恒速干燥過(guò)程，但這一過(guò)程卻沒(méi)有在熱泵干燥過(guò)程中出現(xiàn)?？赡苁且?yàn)榇┝鞲稍锵涮峁┝艘粋€(gè)快速干燥環(huán)境，或者是熱泵此時(shí)具有較高的除濕效率。

在聯(lián)合干燥過(guò)程中，當(dāng)干燥速率下降、物料處于低濕狀態(tài)時(shí)，第二階段的70℃熱風(fēng)干燥可以快速升高物料溫度（圖5）。高溫可提高物料內(nèi)部水分?jǐn)U散速率，使得HP-HAD II的干燥速率從1.7kg/（kg·h）提高到2.2kg/（kg·h），使HP-HAD I的干燥速率從0.2kg/（kg·h）提高到0.7kg/（kg·h）（圖4），最終縮短了干燥時(shí)間。

圖4 不同干燥方式干燥曲線和干燥速率曲線比較Fig.4 Drying curves（a）and drying rates（b）of different drying methods at 1.25m/s air velocity

2.3 不同干燥方式產(chǎn)品質(zhì)量比較

表1說(shuō)明不同干燥方法對(duì)胡蘿卜片Y、R和N值有顯著影響。相比熱風(fēng)干燥，聯(lián)合干燥過(guò)程I的產(chǎn)品有更高的Y，R值。同時(shí)，從表2中發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合干燥產(chǎn)品β胡蘿卜素含量高于熱風(fēng)干燥產(chǎn)品。這說(shuō)明黃值Y和紅值R與類胡蘿卜素含量呈正相關(guān)[18]。但這一規(guī)律不符合熱泵干燥產(chǎn)品。雖然熱泵干燥產(chǎn)品具有較高的β胡蘿卜素含量，但其R值最小。通過(guò)肉眼觀察發(fā)現(xiàn)，熱泵干燥產(chǎn)品呈現(xiàn)暗紅色，亮度差。造成這一現(xiàn)象的原因可能是在深床干燥過(guò)程中，熱泵產(chǎn)品長(zhǎng)期處于低溫環(huán)境，造成了微生物污染。

圖5 不同干燥條件下胡蘿卜內(nèi)部溫度變化Fig.5 Centre temperature profiles of carrot slice undergoing different drying methods

在表2中，HPD產(chǎn)品表現(xiàn)出較高的復(fù)水率，而HAD產(chǎn)品復(fù)水性最差。雖然HPD過(guò)程中物料收縮現(xiàn)象依然存在，但溫和、低溫干燥可能使物料表面形成多孔結(jié)構(gòu)，有利用產(chǎn)品復(fù)水。熱風(fēng)干燥過(guò)程中，高溫會(huì)使多糖物質(zhì)融化、淀粉凝膠化，當(dāng)物料溫度降低時(shí)，會(huì)造成胡蘿卜表面和內(nèi)部組織硬化，不利于產(chǎn)品復(fù)水。因此，HP-HAD II因第二階段熱風(fēng)干燥時(shí)間較長(zhǎng)，雖具有較高的MER，提高了生產(chǎn)能力，但復(fù)水率下降。

表1 不同干燥方式對(duì)胡蘿卜片產(chǎn)品色澤的影響Table 1 Effect of different drying methods on color of carrot slices

表2 不同干燥方式對(duì)干燥指標(biāo)的影響Table 2 Effect of different drying methods on drying indices

從圖6中可以看出，熱泵、熱風(fēng)干燥前期，β胡蘿卜素含量迅速下降；干燥中后期，β胡蘿卜素降解曲線平緩。這是因?yàn)樵诟稍锍跗冢杂伤痪徛?，物料?nèi)的有效成分（β胡蘿卜素等）濃度增加，這使相關(guān)化學(xué)降解反應(yīng)速率增加。高溫?zé)犸L(fēng)可使物料溫度迅速升高至40℃以上（圖5），增加了β胡蘿卜素的化學(xué)降解速度。同時(shí)，在這一溫度下，脂肪氧化酶、過(guò)氧化氫酶引起的有氧催化生物反應(yīng)會(huì)加速β胡蘿卜素降解[19]。熱泵干燥過(guò)程中，物料平均溫度長(zhǎng)期低于40℃。低溫降低了β胡蘿卜素化學(xué)降解速率和由類胡蘿卜素裂解酶引起的生物降解反應(yīng)速率[20]。因此，HPD產(chǎn)品的最終保持率高達(dá)0.83。

圖2中某一時(shí)刻三種不同形態(tài)的水分含量可以根據(jù)各峰面積與此時(shí)物料含水率的比例關(guān)系，通過(guò)計(jì)算獲得（省略具體計(jì)算過(guò)程）。對(duì)于聯(lián)合干燥過(guò)程，HP-HAD I切換點(diǎn)在40%w.b時(shí)，第一階段低溫HPD除去了95.4%的自由水分，過(guò)程SMER為0.47kg H2O/kW·h；HP-HAD II切換點(diǎn)在70%w.b.時(shí)，第一階段的HPD過(guò)程除去了75.36%的自由水分，過(guò)程SMER為0.49kg H2O/kW·h。二者SMER均高于單一HPD的0.37kg H2O/kW·h?？梢?jiàn)，自由水的脫除方式可以影響過(guò)程能耗。HP-HAD I、HP-HAD II產(chǎn)品β胡蘿卜素保持率分別在0.75～0.81、0.64～0.72范圍內(nèi)，均高于HAD產(chǎn)品。這說(shuō)明切換點(diǎn)的位置可以影響到自由水的脫除方式，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

圖6 不同干燥過(guò)程中β胡蘿卜素降解曲線Fig.6 Degradation kinetics of β-carotene Retention undergoing different drying methods

隨著干燥的進(jìn)行，物料自由水含量下降到一定程度，不能繼續(xù)為有效成分的化學(xué)降解提供溶劑環(huán)境。同時(shí)，低水分限制了微生物的生長(zhǎng)，增加了反應(yīng)物所在環(huán)境的粘度，在空間結(jié)構(gòu)上限制了酶的活性[21]，降低了生化降解速率。這時(shí)有效成分可以承受一定的反應(yīng)溫度。采用逐步升溫的熱風(fēng)干燥除去最后的自由水分以及半結(jié)合水，不僅可以顯著縮短干燥時(shí)間、提高效率，而且可以使產(chǎn)品高溫殺菌，減少微生物污染。這也正是HP-HAD I可以生產(chǎn)出復(fù)水率、β胡蘿卜素保持率與HPD產(chǎn)品相近（p＞0.05），但其Y、R值卻高于HPD，產(chǎn)品色澤好的原因。基于電能耗，盡管3種干燥方法的能耗沒(méi)有明顯差別，但相比熱泵干燥，聯(lián)合干燥過(guò)程可以節(jié)省6.5%～20.4%電能消耗。

3 結(jié)論

3.1 胡蘿卜內(nèi)部水分按弛豫時(shí)間的不同以自由水、半結(jié)合水以及結(jié)合水三種形態(tài)存在；自由水占絕大多數(shù)，為94.79%。

3.2 物料處于熱泵干燥降速干燥段時(shí)，風(fēng)速過(guò)大會(huì)增加輔助設(shè)備（風(fēng)機(jī)）的能耗，使得過(guò)程SMER下降。干燥溫度40℃、風(fēng)速2m/s時(shí)，熱泵性能最好。

3.3 切換點(diǎn)單因素實(shí)驗(yàn)表明，相比10.5h的HPD過(guò)程，切換點(diǎn)在高水分區(qū)（70%）、低水分區(qū)（40%）時(shí)，分階段式熱泵－熱風(fēng)聯(lián)合干燥時(shí)間分別縮短52.4%、28.6%，MER分別提高110.2%、39.7%。

3.4 自由水的除去方式可以影響產(chǎn)品質(zhì)量、干燥時(shí)間和能耗。低溫HPD除去的自由水越多，產(chǎn)品質(zhì)量越好，但SMER越小。第一階段采用40℃熱泵干燥將胡蘿卜片干至含水率40%w.b.，除去95.4%的自由水后，第二階段采用逐步升溫的70℃熱風(fēng)干燥至安全水分，這一聯(lián)合干燥過(guò)程可以生產(chǎn)出產(chǎn)品色澤優(yōu)于HPD、復(fù)水率和胡蘿卜素含量接近于HPD的產(chǎn)品。相比HAD產(chǎn)品，產(chǎn)品復(fù)水率和β胡蘿卜素含量分別高出59%、52%。該過(guò)程為較優(yōu)聯(lián)合干燥過(guò)程。

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Heat pump and hot air combined drying of carrot slices

XU Jian-guo1，XU Gang1，ZHANG Sen-wang1，GU Zhen1，ZHANG Xu-kun2，LI Hua-dong1，*
（1.Food Engineering Innovation Center of Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330096，China；2.Key laboratory of Non-destructive Testing（Ministry of Education），Nanchang Hangkong University，Nanchang 330063，China）

An innovative two-stage drying concept was presented in this article.Drying of carrot slices using a combined drying in a pilot deep bed dryer was considered，the first stage heat pump drying at low temperature and the second stage hot-air drying in short time.In addition，sterilization could be achieved by applying hot air.The effect of conjunction where heat pump drying with low temperature switched to hot air drying on drying performance and product quality was discussed and the optimum drying process was determined.The results showed the removal process of free water could affect the general drying performance and product quality.A comparison of the color of products showed that the combined drying reduced the color change less than heat pump drying.The retention of β-carotene was very close to that dried by heat pump drying，higher about 59% than hot air drying.The drying time of the combined drying was reduced about 28.6%compared with the 10.5 hours of heat pump drying.High quality products were achieved and drying time was greatly reduced during the heat pump and hot air combined drying.The two-stage drying could be applied in industry.

two stage drying；combined drying；heat pump drying；free water

TS205.1

B

1002-0306（2014）12-0230-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.042

2013－07－16 *通訊聯(lián)系人

徐建國(guó)（1979-），男，助理研究員，主要從事干燥技術(shù)與設(shè)備方面的研究。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31060231）。