蘋果片雙段控濕干燥特性及干燥品質工藝研究

效碧亮,效碧彩,劉曉風

1(蘭州信息科技學院 材料與化工工程學院，甘肅 蘭州，730030)2(蘭州理工大學 生命科學與工程學院，甘肅 蘭州，730000)

近些年，我國蘋果種植面積已超過200萬hm2，年產量達4 000萬t以上，推動了我國果業經濟快速發展。然而，蘋果含水量高，貯藏期易被微生物污染，嚴重影響產品品質、貨架期及其銷售。蘋果干制品因其耐貯藏、風味獨特、便于攜帶、低脂以及營養豐富等特點深受消費者的喜愛，需求呈現逐年增長的趨勢，因此，隨著市場對多元化水果休閑食品、健康食品需求提升以及貿易順差擴大，安全、營養、可口的蘋果干生產工藝改善十分必要。

目前常用的干燥方法包括熱風干燥、真空冷凍干燥[1]、紅外干燥[2]、太陽能低溫吸附干燥[3]、氣體流射干燥[4]、微波間歇干燥[5]、冰溫真空干燥[6]等，其中，熱風干燥盡管存在品相一般、能耗相對較高等缺點，但依然是經濟適用的蘋果干制備方法，在行業中被普遍采用。因此，改進傳統熱風技術，提高蘋果干產品質量和干燥效率，控制危險因子[7]，是該領域亟待解決的技術問題。

一些研究報道表明，熱風干燥過程中控制熱介質濕度可顯著提高干燥速率和產品質量[8-9]。JU等[10]分別研究了干燥介質恒濕與階段降濕2種干燥方式對山藥片干燥特性和干燥品質的影響，以及對胡蘿卜片[8]干燥特性的影響，發現在山藥片的干燥過程中，與恒濕40%相比，初期相對濕度40%保持15 min后連續排濕制得山藥較好，達到了預期效果，干燥時間縮短了25%；在胡蘿卜片的干燥過程中，發現相對濕度50%保持30 min后降至20%干至終了，其干燥時間比恒濕20%縮短了18.5%。有學者[11-12]分別研究了階段雙段控濕對紅棗干燥特性和香菇干燥品質的影響，發現在試驗范圍內，提高雙段控濕階段的濕度有利于提高紅棗和香菇干燥速率，以及香菇外觀品質的保持。另外，關于相對濕度對意大利面品質[9]、胡蘿卜中胡蘿卜素[13]、香蕉褐變指數[14]的影響報道，均得出以上類似結果，即相對濕度對干燥特性或品質均有不同程度的影響。

鑒于尚無關于雙段控濕改善蘋果干干燥效率、干燥品質及其干燥工藝的研究報道，本文擬利用多參數干燥試驗新設備，對比研究恒濕和雙段控濕干燥對干燥特性和品質的影響，提出最優改進工藝，為實際生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

天水紅富士蘋果，由指定的試驗基地專供，平均直徑約8～9 cm，濕基含水率約為(85±1.0)%，試驗前于紙箱內10 ℃放置，每一批樣品1周內使用完畢。

試劑：葡萄糖標品、L-抗壞血酸標品、5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，5-HMF)標品，上海索萊寶生物科技有限公司；硫酸銅、偏磷酸、2,6-二氯靛酚鈉、三氯乙酸(trichloroacetic acid，TCA)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA)、NaOH(均為分析純)，天津富裕精細化工有限公司。

1.2 主要設備

干燥設備購自長春吉大科學儀器設備有限公司，主要由風量供給系統、加熱系統、加濕系統、顯示系統、控制系統等組成，結構示意圖如圖1所示。

1-空氣導流裝置；2-實驗臺外殼；3-實驗臺內膽； 4-物料倉；5-傳感器倉；6-電動密封閥；7-軸流風機； 8-排濕風扇；9-實驗臺側板；10-空氣加濕器；11-電熱裝置圖1 薄層干燥試驗臺簡圖Fig.1 Multiparameter-controlled thin-layer dryer used to dry apple slices

干燥介質穿過物料層后，尾氣經高性能軸流風機引出，通過頂部錐形導流板和試驗臺外腔均勻返回底部，再次加濕、除濕或加熱后，進入實驗臺內腔，對物料進行循環干燥，溫度傳感器和溫濕度傳感器布置于內腔物料盤底部中心位置，溫度傳感器由北京昆侖中大傳感器技術有限公司生產(型號KZW/P-430A)，溫濕度傳感器由瑞士羅卓尼可生產(型號：HC2A-S3)。

DHG-9425A恒溫鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司；UV5100B紫外-可見分光光度計，上海元析儀器有限公司；DZF-6020真空干燥箱，寧波江南儀器廠；NS800分光測色儀，深圳市三恩時科技有限公司。

1.3 試驗方法

隨機取一定量蘋果，去皮后沿果芯平均分為4份，每塊被橫向切成3 mm薄片后均勻混合，稱取一部分蒸燙1.6 min后置于實驗臺干燥，試樣被干至含水量約為(3±0.5)%(濕基)時結束干燥，干燥過程中每隔30 min測定物料溫度并稱重，稱重在30 s內完成。干樣用粉碎機打成粉末，過60目篩，用于理化指標測定。剩余鮮切片用于鮮樣理化指標測定。

根據預實驗和相關文獻[11-14]，主要研究了介質濕度、預處理蒸燙時間、介質溫度、介質速率對蘋果片干燥特性和干燥品質的影響規律，選擇具有安全隱患[14]的5-HMF、受熱敏感的維生素C、影響品相的總色差ΔE*值衡量產品的品質。首先研究雙段控濕對干燥特性及干燥品質的影響，以恒濕20%、蒸燙時間1.6 min、熱介質溫度60 ℃、熱介質速率0.7 m/s為對照，確定雙段控濕較優濕度；然后研究雙段控濕工藝參數蒸燙時間、介質溫度和介質流速對蘋果片干燥特性和干燥品質的影響，具體試驗設計見表1；最后采用正交試驗優化蘋果片雙段控濕的干燥工藝，并以恒濕20%為對照，比較優化工藝參數下干燥速率和干燥品質，正交試驗因素水平見表2。

表1 單因素干燥特性的試驗Table 1 Design of single factor test for drying characteristic

表2 正交試驗因素水平表Table 2 Factors and level of orthogonal test

1.4 干燥特性

蘋果制干過程任意t時刻干基含水率與物料初始干基含水率之比為水分比(moisture ratio，MR)，計算如公式(1)所示：

(1)

式中：M0,蘋果初始干基含水率，%；Mt,蘋果在t時刻的干基含水率，%。

干燥速率(drying rate，DR)計算如公式(2)所示：

(2)

式中：DR,蘋果干燥過程中t1和t2之間物料降水率，%/h；Mt1和Mt2分別為t1和t2時刻的干基含水率，%。

干基含水率(Mt)計算如公式(3)所示：

(3)

式中：mt,干燥過程任意t時刻物料總質量，g；G,干物質質量，g。

水分有效擴散系數采用公式(4)計算[15]：

(4)

將公式(4)兩端取自然對數得公式(5):

(5)

由公式(5)可以看出，lnMR與時間t呈線性關系，有效水分擴散系數(Deff)可由其斜率求出。

1.5 品質特性

1.5.1 維生素C含量測定

采用GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸》第三法2,6-二氯靛酚滴定法測定。

1.5.2 5-HMF含量測定

參考文獻[16]的方法，取各實驗組1.00 g樣品現磨粉末，加入20 mL 90%乙醇溶液，置于冰上研磨1 min，4 ℃、5 100 r/min離心1 min，收集合并上清液，避光、置于冰箱中保存待用。

樣液5-HMF含量測定：取上清液2 mL，依次加入TCA 2 mL，TBA 2 mL，搖勻，置于40 ℃水浴鍋中，反應50 min，取出冷卻后，在443 nm處測定吸光值。

1.5.3 色度差的測定

采用分光測色儀進行色差的測定，以鮮蘋果為對照，將干樣粉碎后測定，每組實驗平均測定3次，取其平均值。通過明亮度L*，紅綠值a*和藍黃值b*綜合評價差異值ΔE*。計算如公式(6)所示[17]：

(6)

1.5.4 綜合評價方法

總得分計算參考喬宏柱等[18]的方法，蘋果干指標綜合考慮安全、市場品質需求、營養、干燥效率進行權重分配。各指標權重依次為：5-HMF含量占15%，維生素C含量占25%，ΔE*值占25%，水分有效擴散系數占35%。

各項指標計算如下：

5-HMF含量得分：含量最小值為滿分15分，各試驗組5-HMF含量得分=15(5-HMF含量最小值/各組試驗5-HMF含量)；

維生素C含量得分：含量最大值為滿分25分，各試驗組維生素C含量得分=25(各組試驗維生素C含量/維生素C含量最大值)；

水分有效擴散系數得分計算方法同維生素C含量得分；

ΔE*值得分計算方法同5-HMF含量得分。

1.6 數據處理

采用Excel處理干燥特性、干燥品質和正交試驗原始數據，多重比較和方差分析運用SPSS軟件，干燥速率曲線和干燥模型擬合使用Origin 8.0繪制和處理。

2 結果與分析

2.1 雙段控濕工藝下蘋果片干燥特性

2.1.1 雙段控濕對蘋果片干燥特性的影響

雙段控濕第一階段介質濕度分別為10%、20%、30%、40%和50%保持30 min，第二階段為20%干至終了。其中，以20%恒濕為對照，不同雙段控濕條件下的干燥特性變化如圖2所示。在干燥初期，適宜的介質濕度有助于縮短干燥時間，在10%、20%、30%、40%和50%介質濕度下，干燥所需時間分別為210、180、150、180、150 min，在30%和50%下干燥時間最短，較恒濕20%縮短了16.66%，10%下干燥時間最長，需210 min；干燥時間隨著介質濕度的增大出現波動，50%與30%下所需時間相當，由圖2-b顯示，干燥初期后段，50%下的干燥速率下降程度較為緩慢，且在干基含水率為300%時50%下的干燥速率最高，從而縮短了整體干燥時間?？赡芤蚋稍锍跗?，物料外層大量的自由水向外蒸發，不僅需要干燥環境與物料表面間存在有利的蒸汽壓差，同時需要較高的溫度，30%較20%利于物料升溫，較50%利于增大蒸汽壓差，故干燥速率最大，干燥初期后段，物料表面的多孔組織因失水過多出現收縮和堵塞，影響內部水分遷移，而50%的較高相對濕度不僅利于物料的快速升溫，也利于保持物料表面多孔組織，促進水分蒸發，故在短時間內出現了最高干燥速率，有效縮短了干燥時間；40%的相對濕度，在干燥初期，可能既不及30%利于增大水分揮發所需蒸氣壓，又不及50%利于物料升溫，所以干燥時間出現延長。

由圖2-b顯示，不同階段雙段控濕對蘋果干燥速率有顯著影響。干燥初期，當物料干基含水率為600%時，干燥速率隨著介質濕度由10%增大到50%呈先上升后下降趨勢，30%時最大；當物料干基含水率由500%降至50%整個干燥階段，介質濕度30%、40%、50%下干燥速率高于10%、20%。由此說明，干燥初期適當增大介質濕度，有利于蘋果片干燥速率的提高，這一結果與巨浩羽等[19]研究干燥介質相對濕度對胡蘿卜干燥特性和熱質傳遞特性的研究結果相一致。

a-干燥曲線；b-干燥速率曲線；c-溫度曲線圖2 不同干燥相對濕度階段雙段控濕的蘋果片干燥特性曲線與溫度曲線Fig.2 Drying characteristic curve and temperature curve of apple slices under different relative humidity during the two-stage RH-controlled drying process

2.1.2 介質溫度對蘋果片干燥特性的影響

在熱風干燥過程中，介質溫度是一個非常重要的影響因素，是促進水分蒸發的主要動力之一，不同介質溫度對蘋果片干燥特性的影響如圖3所示。在適宜的雙段控濕條件下，試驗范圍內的不同溫度下所需干燥時間總體顯著縮短，當介質溫度分別為55、60、65、70、80 ℃時，所需干燥時間依次為150、120、120、90、60 min，其中65、70、80 ℃下干燥時間較55 ℃縮短了20%、40%和60%，而60 ℃與65 ℃間無差異。

a-干燥曲線；b-干燥速率曲線；c-溫度曲線圖3 不同介質溫度下蘋果片干燥特性曲線和溫度曲線Fig.3 Drying characteristic curve and temperature curve of apple slices under different air temperatures during the two-stage RH-controlled drying process

由圖3-b可知，整個干燥過程中，其他干燥溫度下的干燥速率呈典型的降速干燥，而在60 ℃干燥溫度下，干燥初期出現了明顯的緩慢降速階段。因這一階段的出現，與65 ℃相比，當物料干基含水率介于300%～500%時，60 ℃下的干燥速率由干燥初期較低轉變為較高，且在300%時出現最大值，從而縮短了干燥時間，達到65 ℃下的干燥效率。說明在雙段控濕條件下，介質溫度60 ℃利于蘋果片表面多孔組織的保持和延緩表面硬殼的形成，以促進內部水分遷移。由圖3-c可知，在整個干燥過程中，介質溫度越高，物料升溫速率越快，最終溫度越高，介質溫度越低，干燥中后期升溫幅度越小，接近于恒溫的干燥段越長。

2.1.3 蒸燙時間對蘋果片干燥特性的影響

在果蔬干燥中，熱燙的主要目的是使酶失活，預防酶促褐變，但也可破壞細胞膜和改變細胞壁中果膠的結構以及增大細胞內外滲透性以提高干燥速率[20]。不同蒸燙時間對蘋果片干燥特性的影響如圖4所示，蒸燙時間對干燥特性有極顯著影響(P<0.01)，蒸燙時間分別在1.0、1.3、1.6、2.0、2.3 min水平下，所需干燥時間為150、150、120、90、150 min，隨蒸燙時間延長所需干燥時間逐漸縮短，在2.0 min下出現最短時間，較1.0 min縮短了44.44%；繼續延長蒸燙時間到2.3 min，干燥時間又增大，較2.0 min延長了60%。

由圖4-b可知，在整個干燥過程中，隨著預處理熱蒸燙時間的增大，干燥速率隨之出現先增大后降低的結果，在蒸燙時間為2.0 min時，干燥速率最快。由此可見，在雙段控濕條件下，適宜的預處理蒸燙時間能顯著提高蘋果片干燥速率，此結果與ANDO等[20]研究結果一致。然而，長時間的高溫熱處理可能會使細胞內物質在變性的基礎上進一步聚合凝結，從而減小細胞的滲透性，導致干燥速率降低，所以當蒸燙時間為2.3 min時，干燥速率有所下降。

由圖4-c可知，蒸燙時間對物料升溫有顯著的影響，適宜的蒸燙時間有利于物料升溫，在2.0 min時，干燥初期物料升溫速率最快，干燥中后期也顯著高于其他水平。因適度的蒸燙可通過破壞物料細胞膜、改變細胞壁果膠物質結構提高其熱傳遞效果。過長的蒸燙時間，會使物料內變性的物質纏繞凝聚，抑制熱能地良好傳遞。在雙段控濕條件下，預處理熱蒸燙2.0 min有利于縮短干燥時間，提高干燥效率。

a-干燥曲線；b-干燥速率曲線；c-溫度曲線圖4 不同蒸燙時間下蘋果片干燥特性曲線和溫度曲線Fig.4 Drying characteristic curve and temperature curve of apple slices under different blanching times during the two-stage RH-controlled drying process

2.1.4 介質速率對蘋果片干燥特性的影響

在切片厚度3 mm，飄燙時間2 min，介質溫度60 ℃，介質濕度第一階段50%保持30 min，第二階段20%的條件下，不同熱風速率下的干燥特性曲線和溫度曲線如圖5所示。由圖5-a可知，介質速率對蘋果片干燥時間和水分比降低速率有極顯著影響(P<0.01)。熱風速率分別在0.3、0.5、0.7、0.8、0.9 m/s下，所需干燥時間為180、120、90、60、90 min，介質流速在0.8 m/s下所需干燥時間最短，僅需60 min，較低介質流速0.3 m/s縮短了66.67%。隨著風速的增大，排濕速率增大，可有效縮短干燥時間，但當介質速率為0.9 m/s時，干燥時間又呈增大趨勢，這一結果與李國鵬等[21]研究的持續排濕條件下雞腿菇干燥時間隨熱風速率1.1 m/s增大到1.5 m/s而減少的結果不完全一致，可能與排濕方式、干燥物料和試驗風速范圍等有關。在雙段控濕條件下，介質速率最適水平為0.8 m/s。

由圖5-b所示，不同熱風速率下干燥速率曲線變化趨勢有明顯的差異，干燥速率隨介質速率由0.3 m/s增大到0.9 m/s，呈現出先快速增大后減小趨勢，在0.8 m/s時最大；<0.7 m/s時，干燥速率曲線出現了恒速階段，且風速越小，恒速段越長；≥0.7 m/s時，無恒速階段，曲線坡度較大，其中0.7 m/s與0.9 m/s之間的速率曲線無顯著差異。

由圖5-c可知，整個干燥過程中，雙段控濕50%保持30 min調至20%干至終了條件下，介質速率為0.3～0.8 m/s時，物料溫度隨之增大而增大，原因是風速越大，傳熱系數越大[12]；但當其繼續增至0.9 m/s時，物料溫度并未隨之進一步升高，且低于0.8 m/s下物料溫度，說明介質流速過大并不利于雙段控濕干燥的物料升溫，主要因介質流速過快，物料表面蒸發水分越多，帶走熱量越多，從而影響物料升溫。綜上所述，在雙段控濕干燥條件下，蘋果干燥介質速率的最適水平為0.8 m/s。

a-干燥曲線；b-干燥速率曲線；c-溫度曲線圖5 不同熱風速率下蘋果片干燥特性曲線與溫度曲線Fig.5 Drying characteristic curve and temperature curve of apple slices under different hot-air velocities during the two-stage RH-controlled drying

2.2 不同雙段控濕干燥工藝參數下蘋果片品質特性

2.2.1 不同雙段控濕對蘋果片品質特性的影響

不同雙段控濕對蘋果片不同品質特性的影響如表3所示。第一階段相對濕度變化對蘋果片品相、維生素C含量、5-HMF含量均有顯著的影響(P<0.05)。在試驗范圍內，隨第一階段熱介質濕度增加，ΔE*值呈先降低后增大趨勢，ΔE*值出現了最小值，為(10.84±0.94)，相應最適濕度為30%，較恒濕20%降低了39.71%；而維生素C含量與5-HMF含量與之呈正相關，未出現最適濕度水平。5-HMF生成反應為糖的脫水反應，反應體系中高水分會抑制5-HMF的生成[22]，因此，在干燥過程中后期，物料含水量不斷減少的情況下，適當增大相對濕度有利于控制5-HMF。然而在干燥初期，物料本身含水量大，5-HMF生成量較少，增大介質濕度對其影響并不顯著。綜合考慮，選擇雙段控濕條件為30%(30 min)-20%干至終了為理想水平，此時產品最好，維生素C含量較高，為(137.15±2.24)mg/100 g，5-HMF含量最低，為(9.88±0.35) mg/100 g。

表3 不同干燥介質雙段控濕下的蘋果片品質特性Table 3 Quality characteristics of apple slices under different RH levels during the two-stage RH-controlled drying process

2.2.2 干燥介質溫度對蘋果片品質特性的影響

不同介質溫度對蘋果片干燥品質特性的影響如表4所示。熱介質溫度對蘋果片品質指標ΔE*值、維生素C含量、5-HMF含量均有顯著的影響(P<0.05)，隨干燥溫度由55 ℃升至80 ℃，各品質指標均出現了極值，分別為ΔE*值(8.52±0.94)、維生素C含量(157.72±2.15)、5-HMF含量(7.14±0.56)，對應最適溫度分別為65、70、60 ℃，可見最適溫度均在60～70 ℃。在較低干燥溫度下，干燥時間相對較長，產品氧化褐變程度增大，導致產品品相下降、維生素C含量流失，生成5-HMF；在過高的干燥溫度下，會導致成色美拉德反應、維生素C氧化反應和糖生成5-HMF反應[23]加劇。因此，蘋果片在雙段控濕條件下干燥，選擇適宜的介質溫度有利于產品品相控制，營養保留和危害因子的控制。

表4 不同干燥介質溫度下的蘋果片品質特性Table 4 Quality characteristic of apple slices under different air temperatures during the two-stage RH-controlled drying process

2.2.3 預處理蒸燙時間對蘋果片品質特性的影響

預處理熱燙被廣泛應用于果蔬干燥過程中，主要預防酶促褐變，改善產品品質。不同蒸燙時間對雙段控濕制干蘋果片品質的影響見表5，隨蒸燙時間的增大，產品ΔE*值、維生素C含量均出現了極值，而5-HMF含量隨之增大呈下降趨勢，這一結果與周康寧等[24]研究熱燙有助于5-HMF含量降低相一致。當蒸燙時間較短時，蘋果中酶滅活效果不徹底，且干燥速率會降低，在干燥過程中均不利于果蔬品相的保持，并且較低速率導致的干燥時間長也不利于維生素C成分的保留；當蒸燙時間過長時，會嚴重破壞呈色物質和抗壞血酸，導致產品品相差營養成分損失大。蒸燙時間2 min時，ΔE*值和維生素C含量均出現極值，分別為(13.56±0.77)、(105.69±3.16) mg/100 g，5-HMF含量相對較低，為(10.59±0.55)mg/100 g，因此，選擇蒸燙時間2 min較適宜。

表5 不同預處理蒸燙時間下的蘋果片品質特性Table 5 Quality characteristic of apple slices under different steaming times during the two-stage RH-controlled drying process

2.2.4 介質速率對蘋果片品質特性的影響

由表6可知，介質速率的改變不僅對蘋果片雙段控濕干燥速率有極顯著影響，同時對制干產品品質也有顯著影響(P<0.05)。隨著介質流速的增大，蘋果干ΔE*值、維生素C含量和5-HMF含量也出現了極值，分別為(5.50±0.97)、(152.03±2.36)、(5.35±0.68) mg/100 g，對應最適介質流速為0.7、0.7、0.8 m/s，各指標最適干燥速率為0.7～0.8 m/s。當介質流速較小時，排濕效率低，物料干燥速率緩慢，延長了干燥時間，長時間干燥是導致熱風干燥產品品質下降的主要原因之一，不僅會破壞蘋果片原有的良好品相和降低維生素C的含量，同時會促進5-HMF含量的增大；當熱風速率過大時，干燥系統中氧分量隨之增大，干燥速率隨之降低(依據干燥特性結果)，不僅會促進氧化反應導致品相變差，維生素C含量下降，同時會導致5-HMF生成量增大。因此，選擇適宜的干燥速率有利于提高蘋果片的品質，保留營養成分和控制5-HMF的生成。

表6 不同介質速率下的蘋果片品質特性Table 6 Quality characteristic of apple slices under different hot-air velocities during the two-stage RH-controlled drying process

2.3 正交試驗及工藝優化

基于蘋果片熱風雙段控濕干燥特性和品質特性單因素試驗，進一步優化其最佳工藝參數，正交試驗結果如表7所示。由表8可知，在試驗范圍內，各變量對蘋果干的綜合影響大小依次為：蒸燙時間>相對濕度>干燥溫度>熱風速率。當雙段控濕干燥工藝參數組合為：蒸燙時間2 min、第一階段相對濕度30%(30 min)，第二階段相對濕度20%干至終了、干燥溫度65 ℃、熱風速率0.7 m/s條件下，獲得綜合評分最高(88.174)。通過驗證試驗，與固定條件50%(30 min)-20%、蒸燙時間1.6 min、干燥溫度60 ℃、熱風速率0.7 m/s進行了比較，重復實驗驗證3次。結果顯示，除了水分擴散系數無顯著差異之外，優化工藝參數下制得產品各項品質指標5-HMF含量、ΔE*值和維生素C含量均顯著優于固定條件下干燥產品(表9)。

已有文獻報道HMF具有抗心肌缺血、抗氧化、改變血液流變性和神經保護性[25]，但高劑量的5- HMF(>75 mg/kg)對人眼部、上呼吸道、皮膚和黏膜具有刺激性[26]等毒性作用。在最優工藝參數下制得產品5-HMF含量小于75 mg/kg，危害因子得到較大控制；ΔE*值(9.397±0.62)，維生素C含量(121.951±3.07)mg/100 g，干燥時間僅需60 min，效率高。

表7 蘋果片雙段控濕制干正交試驗結果Table 7 Orthogonal test results of apple slices during the two-stage RH-controlled drying process

表8 正交試驗極差分析Table 8 Range analysis of in orthogonal tests

表9 驗證試驗Table 9 The verification tests

3 結論

相較20%的恒濕干燥，雙段控濕30%(30 min)-20%和50%(30 min)-20%所需干燥時間縮短了16.66%，并且雙段控濕30%(30 min)-20%對品質指標ΔE*值、維生素C含量、5-HMF含量有良好影響。因此，此雙段控濕條件不僅利于提高蘋果片干燥速率，縮短干燥時間，同時也利于提高蘋果干品質。

基于雙段控濕，試驗因素介質溫度、蒸燙時間、介質流速對蘋果干燥特性和品質特性均有顯著影響(P<0.05)；干燥前熱處理有利于抑制產品5-HMF的生成，因此，隨蒸燙時間延長，5-HMF含量呈下降趨勢，而在介質溫度、介質流速的試驗范圍內出現了極值。

通過正交試驗發現試驗因素對蘋果干燥綜合評分的影響大小為：蒸燙時間>相對濕度>干燥溫度>熱風速率。獲得最優參數組合為：階段濕度30%保持30 min后調至20%、蒸燙時間2 min、干燥溫度65 ℃、熱風速率0.7 m/s。

采用優化工藝制得蘋果干ΔE*值(9.397±0.62)、5-HMF含量(7.403±0.66)mg/100 g、維生素C含量(121.951±3.07)mg/100 g、水分擴散系數1.267×10-6m2/s，干燥時間僅需60 min。與恒濕干燥20%相比，優化工藝干燥時間縮短了(66.67±1.28)%，制干產品色差值ΔE*值和5-HMF含量分別降低了(47.74±0.58)%和(23.28±0.74)%，維生素C含量提高了(2.44±0.21)%。