基于介电特性动态分析的微波真空膨化浆果鲜片机理研究

微波真空膨化方法是加工浆果脆片的新颖技术。浆果的介电特性是分析和优化浆果鲜片微波真空膨化过程的重要依据，但目前国内外缺乏对浆果鲜片在微波真空膨化过程中的介电特性变化机理的系统研究。本项目以蓝莓为研究对象，研究微波真空条件对蓝莓鲜片的介电特性指标（介电常数和介电损耗因子）的动态影响，以获得合理的微波真空膨化方案。课题将重点研究微波能在蓝莓鲜片内的吸收和热转化规律，建立蓝莓鲜片的介电常数和介电损耗因子与其温度、含水率、孔隙率间的数学模型，并仿真不同微波真空条件下蓝莓鲜片膨化过程，确定合理微波加热模式（微波功率变化速度、加热间断时间等），并优化微波真空膨化参数。研究成果突破加工过程难以控制、产品质量不稳定等一直困扰国内外同类研究的难题，为浆果的微波加工提供理论依据，有望提升我国水果加工的技术水平。

微波加工过程中物料介电特性变化影响到微波能吸收与转化过程，是优化微波真空膨化浆果鲜片工艺的重要依据。课题组对浆果鲜片在微波真空膨化过程中的介电特性变化、微波能吸收与转化、膨化工艺进行了系统研究，取得的具体成果如下： . 1. 分析微波真空场内浆果鲜片的介电特性动态规律。在微波真空膨化过程中，影响浆果果片介电特性的本质因素是微波强度、孔隙率、温度和含水率：介电常数和介电损耗因子均与微波强度、含水率呈正相关，与温度和孔隙率负相关。建立微波真空膨化条件下浆果果片的介电特性指标模型，揭示了微波真空场对蓝莓鲜片作用机理。确定对介电常数和介电损耗因子的影响大小顺序相同：初始含水率、膨化时间、真空压强、加工量。. 2. 仿真浆果鲜片内部质、热传递和体积膨胀过程。微波真空膨化过程中，浆果果片的体积变化经历恒定、增加和稳定三个阶段，根据微波真空膨化时浆果鲜片介电特性变化规律，提出浆果鲜片的微波能吸收转化与质、热传递模型，模拟发现浆果鲜片内部压力从中心向边缘呈现由高到低的分布，确定水分蒸汽压是内部水分扩散和体积膨胀的动力；微波体加热模式引起浆果果片的温度呈现中心高边缘低分布；果片温度升高，粘弹性模量增加，在蒸汽压差作用下，发生体积膨胀和形状改变；温度进一步升高，含水率和粘弹性下降，产生的内部水蒸气难以使果片膨胀，体积稳定。. 3. 控制微波真空膨化浆果脆片品质。优化浆果脆片的原料配方：变性淀粉、麦芽糊精和树莓果团固形物质量比例为41.7%：25.7%：32.6%；分析微波真空膨化条件对浆果脆片感官品质的影响规律：微波强度在18.33-24.44 W/g时，脆片的膨化率、感官评价值呈现先增加后减小的趋势，感官评价值与真空压强呈正相关变化；依据浆果鲜片内部质、热传递模拟，提出合理动态参数输入模式：微波功率1.34kW→4.02 kW →2.68 kW，每种微波功率作用30s，真空压强为60 kPa，果片的初始含水率25%（w.b.），处理量110g，可获得口感酥脆、营养成分保持率高的浆果脆片，解决了膨化脆片内部空隙和表面水分不均等问题；建立了预测浆果脆片的孔隙率的近红外光谱模型。. 本研究解决了获取微波加工时物料介电特性指标的难题，实现了微波真空膨化浆果脆片品质控制，为浆果微波加工提供理论依据，可提升我国水果加工技术水平。