牛肉干中红外-热风组合干燥工艺中水分迁移规律

为研究牛肉干中红外-热风组合(combined mid-infrared and hot air,CMIHA)干燥过程中水分迁移的规律,进而阐明这种干燥工艺的合理性,在干燥温度70℃,辐射强度0.48 W/cm2,辐射距离8 cm,风速1 m/s的条件下,通过对比牛肉干CMIHA干燥和热风(hot air,HA)干燥的干燥曲线、热收缩率及测定水分扩散率、内外温差等指标,研究了牛肉干CMIHA干燥过程中水分迁移变化;借助水分低场核磁共振波谱(low field magnetic resonance spectroscopy,MRS)及氢质子成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术分析牛肉干CMIHA干燥和HA干燥过程中水分的状态变化及分布,比较2种干燥方法对牛肉干内部3种状态水的横向弛豫时间、含量、信号幅度及H质子密度的影响,揭示CMIHA干燥牛肉干水分迁移规律。结果表明,与HA干燥相比,CMIHA干燥能够显著提高(p0.05)干燥过程中牛肉干的内、外部温度及其温差,显著降低牛肉干收缩率(p0.05),从而提高CMIHA干燥的水分扩散率(p0.05),加快水分的迁移,提高干燥效率(p0.05);这是由于干燥初期CMIHA干燥能够显著提高牛肉干不易流动水和自由水的横向弛豫时间(p0.05),加快内部不易流动水向自由水的转变,不易流动水的含量、信号幅度显著降低(p0.05),自由水的含量、信号幅度显著提高(p0.05),促进自由水扩散至物料表面而散失;此外,2种干燥方法对牛肉干干燥过程中结合水的影响差异不显著(p0.05)。研究结果为CMIHA干燥在牛肉干生产上的应用提供了理论依据。     

中红外-热风组合干燥牛肉干降低能耗提高品质

为研究中红外-热风组合（combined mid-infrared and hot air,CMIHA）干燥工艺对牛肉干干燥效果的影响,根据红外辐射-对流组合换热控制方程,在风速和物料尺寸固定条件下,分析了干燥温度、辐射距离和辐射强度等因素对干燥性能效益及牛肉干品质的影响,优化了CMIHA干燥工艺参数,与中红外（mid-infrared,MI）干燥、热风（hot air,HA）干燥进行比较,分析了三者在干燥过程中耗时、耗能,及对牛肉干品质的影响。结果表明：CMIHA干燥牛肉干的最佳工艺为干燥温度70℃、辐射距离8 cm、辐射强度0.48 W/cm2,干燥耗时130 min,耗能0.95 (kW·h)/kg。此优化工艺的干燥耗时、耗能与MI干燥相比分别降低了30%和10%,与HA相比分别降低了60%和78%,耗时、耗能均显著降低（p＜0.05）;与MI、HA干燥相比,CMIHA干燥牛肉干的黏聚性、咀嚼性、剪切力、收缩率和亮度值L*等指标得到显著改善（p＜0.05）;红度值a*和黄度值b*与MI干燥无显著差异（p＞0.05）,但显著高于（p＜0.05）HA干燥;此工艺下牛肉干肉香味浓,质地均匀,色泽呈均匀的亮褐色,总体可接受度显著高于（p＜0.05）MI干燥和HA干燥。与传统热风干燥相比,中红外-热风组合干燥能显著提高经济效益和牛肉干的品质,该研究为开发肉干新型干燥方法提供依据。     

连续式中红外-热风组合干燥设备的研制与试验

为解决现有肉干干燥设备效率低、品质差等问题,研制了一种适合肉干连续化生产的中红外-热风组合(combined mid-infrared with hot air,CMIHA)干燥设备,该设备包括进料段、加热段和出料冷却段3个单元,其中每个加热段均由输送系统、加热系统、对流循环系统和控制系统等组成。通过红外加热波长的定向设计及辐射强度的有效控制,加大红外辐射能的利用率,提高脱水效率。同时通过对连续式CMIHA干燥设备的加热系统、对流系统、冷却系统等主要工艺参数的优化计算,研制出用于肉干连续式脱水的CMIHA干燥设备,并进行生产试验,比较分析该干燥设备与传统热风干燥设备对牛肉干脱水效率及品质的影响。结果表明,在相同条件下(加热功率105 k W,加热温度70℃,热风风速1 m/s,冷却风速3 m/s,加热距离8 cm),与传统热风干燥设备相比,连续式CMIHA干燥设备能够加快牛肉干肌肉蛋白的变性,降低干燥活化能,减少脱水所需的能量,降低干燥耗时,提高生产效率,其活化能和干燥耗时分别降低了10.33%和57.14%,生产效率提高了2倍;同时,连续式CMIHA干燥设备能够减轻牛肉干表面结痂现象,减缓(P0.05)肌红蛋白的氧化,提高氧合肌红蛋白的含量,降低高铁肌红蛋白的含量,使牛肉干具有较好的"咬感"及色泽,其咀嚼性、剪切力、收缩率、红度a*值、色度C*值、色调H*值均显著优于(P0.05)热风干燥设备,赋予了牛肉干较好的感官品质,实现了肉干的高效率、高品质脱水干燥。该研究为风干肉连续式干燥设备的研制提供了参考。