一种基于近红外预处理的海参干燥方法、处理装置及应用
阅读说明：本技术 一种基于近红外预处理的海参干燥方法、处理装置及应用 (Sea cucumber drying method based on near-infrared pretreatment, treatment device and application ) 是由 张绵松 刘昌衡 贾爱荣 史亚萍 刘雪 白新峰 崔婷婷 孙继敏 徐振鲁 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明具体涉及一种基于近红外预处理的海参干燥方法、处理装置及应用。传统海参干制方法中,冷冻干燥能够有效的保持海参中的营养成分,但是冷冻干燥方式的能耗也非常高,制约着海参干制产业的发展。本发明将短时热烫处理的海参在精准波长(1.1-3μm)控制下的近红外干燥设备中快速脱水,再速冻后用冷冻干燥设备进行干燥,得到高品质干制海参产品。近红外和冷冻干燥联合干燥的方法优势主要表现在干海参的色泽和结构保持良好、主要营养成分损失少、能耗低等几个方面。(The invention particularly relates to a sea cucumber drying method based on near-infrared pretreatment, a treatment device and application. In the traditional sea cucumber drying method, the freeze drying can effectively maintain the nutrient components in the sea cucumber, but the energy consumption of the freeze drying mode is very high, thereby restricting the development of the sea cucumber drying industry. The invention quickly dehydrates the sea cucumber subjected to short-time blanching treatment in near-infrared drying equipment under the control of accurate wavelength (1.1-3 mu m), quickly freezes the sea cucumber, and then dries the sea cucumber by using freeze drying equipment to obtain a high-quality dried sea cucumber product. The advantages of the near infrared and freeze drying combined drying method are mainly shown in the aspects of good color and structure maintenance of the dried sea cucumbers, less loss of main nutrient components, low energy consumption and the like.)
技术领域
本发明属于水产品加工技术领域，具体涉及一种基于近红外预处理的海参干燥方法、近红外处理装置及其在海产品干制领域的应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
海参作为名贵海珍品，在我国有着很早的食用历史，据报道随着养殖的发展，海参的产业链已超过500亿的产值。脱水加工是水产品加工保藏的传统方法，因此海参干制品也是海参主要的产品形式之一。传统的脱水加工形式主要有腌制和自然干燥，现代的脱水加工形式有高温热风干燥、低温热风干燥、冷冻干燥等。通常较低温度下的热风或自然干燥是最为普通的方法，但是热风干燥传热传质速度慢，干燥时间长，能耗大，而自然干燥产品容易遭受各种污染，并且受天气原因影响大，产品质量难以控制。冷冻干燥是在冷冻条件下水分升华实现物料的干燥，它能够最大限度地保留水产品中的易氧化和易变质的营养成分，所得到的产品品质最佳，但是冷冻干燥耗能高，所以人们通常结合微波、超声、远红外等辅助手段以缩短冷冻干燥的时间，降低能耗，实现产品品质和低能耗成本的有机结合。
红外干燥技术是一种快速的湿物料干燥技术，红外干燥产生的热能造成物料内部温度高于表面,热量的扩散方向由内及外,水分的扩散方向与之保持一致,从而加快了干燥的进程，长期以来此项技术在食品领域的应用密切关注于远红外线的食品干燥，而对特定波长的红外线研究较少。红外辐射可以红外能撞击和穿透材料，使能量从加热元件转移到产品表面而不加热周围空气；另外短波长红外线的频率很高，有助于快速蒸发材料中的水分。
干燥前物料的前处理技术(如热烫、在酸溶液中浸泡处理、渗透脱水、微波处理、超声处理)能够缩短后续的脱水时间，提高产品的质量。超声处理的原料在内部形成便于水分扩散和汽化的微通道，从而降低干燥过程中，且由于较少的干缩产品复水快，复原性好。
关于海产品红外干燥技术的研究动态，徐保国等(第十四届全国干燥技术交流会,2013)研究了不同干燥方法对鱿鱼片理化特性及感官品质的影响,得到红外干燥技术在保持鱿鱼片结构、色泽和感官上要比采用热风干燥、热泵干燥和射频干燥技术优越得多。
陈建福等采用中短波红外对白玉菇进行干燥，以干燥温度和干燥功率为因素，研究了它们对白玉菇干燥特性的影响，建立了白玉菇中短波红外干燥的动力学模型；李斌等(食品科学，2017)将中短波红外与泡沫干燥相结合对桑葚果酱进行干燥；干燥是水产品加工工艺中不可或缺的环节之一,但采用不同的干燥技术会导致最终产品风味和质地的差异，远红外干燥在果蔬干制品加工中有部分应用，但是中短波红外的应用研究较少，而且将中短波红外应用到水产品加工的研究还处于空白阶段。
发明内容
针对上述研究背景，本发明提供了一种基于近红外预处理的海参干燥方法，在传统干燥步骤之前将海参置于近红外条件下进行快速脱水。本发明的研究方案对近红外技术在水产品加工领域的应用展开了探索，研究结果证实该预处理方式能够有效的缩短干燥工艺所需的时间，并且耗能更少。
基于上述技术效果，本发明提供以下技术方案：
本发明第一方面，提供一种基于近红外预处理的海参干燥方法，所述干燥方法包括将海参置于近红外环境中预处理后再进行干燥。
本发明研究发现，将鲜海参置于近红外环境中进行照射可以快速实现脱水效果，经过近红外预处理的海参再结合传统干燥手段进行干燥，能够有效地节约海参干燥所需要的时间，并且能够有效降低干燥过程中的能耗。
基于第一方面提供的所述海参干燥方法，本发明还提供一种近红外处理设备，所述近红外处理设备具有干燥室，所述干燥室上部设置近红外灯加热管。
本发明研究过程中，针对海产品干燥的辐射强度及时间等进行了研究，基于上述本发明提供的干燥设备，技术人员可以方便的实现照射强度的切换。
本发明第三方面，提供第一方面所述基于近红外预处理的海参干燥方法、第二方面所述近红外处理设备在海产品干制领域的应用。
现有技术中，通常采用将远红外处理进行食品干燥，由于远红外能量较低，因此易于控制。近红外由于能量较强，将其直接应用于食品干燥的研究较少，本领域通常认为直接用近红外进行干燥至成品，其品质不好控制。但本发明发现采用近红外来做短时间的预处理，不仅不会破坏海参的结构和营养成分，还能够有效的提高冻干效率，提升干制品的品质。因此，基于海参的干燥效果，本领域可以常规的预期该方法在其他海产品加工领域也能够取得良好的干燥效果。
以上一个或多个技术方案的有益效果是：
海参作为一种高价值的营养产品，提供稳定、可靠的干燥加工方法对于保持海参的品质具有重要的意义。本发明提供了一种近红外预处理海参的方式结合传统干燥手段进行干燥，干燥后海参的品质能够媲美冻干海参，而干制工艺所需时间显著缩短，能耗也有效降低，对于海产品干制加工具有重要的借鉴意义。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例3中所述干燥室的结构示意图；
其中，1为近红外灯加热管，2为温度探头，3为样品盘，4为收集盘。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，海参作为一种高营养价值的产品，提供可能并且低能耗的干制方法对于海参加工企业具有重要的经济意义。目前，近红外在海产品干制领域的研究还较为空白，基于上述研究现状，本发明提出了一种基于近红外预处理的海参干燥方法。
本发明第一方面，提供一种基于近红外预处理的海参干燥方法，所述干燥方法包括将海参置于近红外环境中预处理后再进行干燥。
优选的，所述海参为鲜海参，进一步的，为海参体壁，即海参皮。
上述优选技术方案的一些实施方式中，所述海参为鲜海参，去除内脏后经沸水热烫一段时间后清洗干净。
具体的，所述热烫时间为1-5min。
优选的，所述近红外波长为1.1μm-3μm。
优选的，所述近红外波长的辐射强度为5000W/m2-10 000W/m2。
优选的，所述预处理时间为5～10min。
优选的，所述预处理温度为100-110℃。
根据本发明的研究，近红外线预处理能够有效的提高干燥的速率，总体干燥时间能够缩短10％以上。经过近红外处理的海参能够在短时间内脱除较多的水分，这样的海参在后续干燥过程中，可以配合多种干燥方式进行。
优选的，所述干燥包括但不限于常压干燥、减压干燥、真空干燥、微波干燥或冷冻干燥。
上述干燥方式中，由于冷冻干燥能够更好的保持海参中的营养成分，传统的冷冻干燥处理方法中，所述海参需要先置于-80℃冰箱中进行预冻，再将预冻后的海参置于冷冻干燥设备中，干燥设备将干燥室抽成特定真空状态后需要源源不断地进行制冷以捕集干燥过程中从物料升华的水份，因此耗能非常大。
本发明优选的技术方案中，预处理之后采用冷冻干燥的方式继续进行干燥处理。并且，经营养成分测定结果显示，近红外和冷冻干燥联合得到的干海参制品中，蛋白质、多糖和皂苷等三种重要的营养成分含量与直接冷冻干燥的海参没有明显的差异。在良好的保留了海参中易水煮流失的营养成分的同时，还节约了海参干燥时间，降低生产过程中的能耗。
本发明第二方面，提供一种近红外处理设备，所述近红外处理设备具有干燥室，所述干燥室上部设置近红外灯加热管。
优选的，所述近红外处理设备中还具有温度探头，用于检测干燥室温度。
优选的，所述近红外处理设备中还具有温度控制器。
优选的，所述近红外灯加热管数量为偶数个。
优选的，所述近红外灯加热管可在设备上部滑动，让加热管均匀分布在待干燥样本上方。
本发明一种具体的实施方式中，所述近红外灯加热管的数量为四个，两两串联由单独的开关进行控制，实现5000W/m2和10000W/m2两个档位的红外线照射密度的选择。
本发明的一种具体的实施方式中，提供一种近红外处理设备，所述近红外处理设备中具有干燥室，所述干燥室具有壳体，壳体顶部分布近红外灯加热管，中部设置样品盘，底部具有收集盘，还具有温度探头；其中，所述样品盘为网状的平板或分布孔的平板状，用于承载干燥样品，同时方便水分流出；所述壳体上方具有通孔，用于放置温度探头，所述温度探头可移动，能够灵活的调节与干燥样品的距离。
本发明第三方面，提供第一方面所述基于近红外预处理的海参干燥方法、第二方面所述近红外处理设备在海产品干制领域的应用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1一种结合近红外预处理的海参节能冷冻干燥方法
1.1kg冻鲜海参(6只)去除内脏后用沸水热烫5min，得到220g热烫后的海参皮。将这些海参皮整只放入近红外干燥箱的样品盘上。开启近红外灯，能量密度为5000W/m2。处理5min后取出速冻，接着使用冷冻干燥机继续脱水，干燥完成后海参质量为52g；远红外线的热通量密度的增加可以缩短干燥时间；远红外预处理有利于提高干燥速度和效率，缩短海参冷冻干燥的时间，总的干燥时间缩短12％。
实施例2一种结合近红外预处理的海参节能冷冻干燥方法
2.1kg冻鲜海参(12只)去除内脏后用沸水热烫5min，得到430g热烫后的海参皮。将这些海参皮整只放入近红外干燥箱的样品盘上。开启近红外灯，能量密度为5000W/m2。处理10min后取出速冻，接着使用冷冻干燥机继续脱水，干燥完成后海参质量为90g；远红外线的热通量密度的增加可以缩短干燥时间；远红外预处理有利于提高干燥速度和效率，缩短海参冷冻干燥的时间，总的干燥时间缩短10％。
实施例3
本实施例中，提供一种近红外处理设备，所述近红外处理设备具有干燥室，其结构如附图1所示。所述干燥室为方形的壳体，在干燥室的上方分布四根近红外灯加热管1，所述近红外灯加热管1两两串联，分别由单独开关进行控制，从而实现5000W/m2和10000W/m2两个档位的红外线照射密度的切换。
干燥室的中部设置样品盘3，所述样品盘为网状的平板，预处理过程中，海参会不断地渗出液体，采用网状结构的样品盘3可以方便液体快速的移除。干燥室的底部还具有收集盘4，用于接收海参在干燥过程中产生的水分。通过收集盘4快速的将海参的渗出液进行移除，不仅有利于保持干燥室的洁净，还能够快速降低干燥室的湿度，增大预处理效率。
所述干燥室侧壁、样品盘3的上方设置温度探头2，所述温度探头穿过干燥室侧壁上的通孔，干燥室外侧为温度探头的显示器部分，技术人员可通过温度探头直接读出干燥室内的温度。另外，所述干燥室中，样品盘3与近红外灯加热管1的距离可调整，温度探头2可随样品盘3上下移动。
对比例1
1.6kg冻鲜海参(10只)去除内脏后用沸水热烫10min，得到300g热烫后的海参皮。速冻后接着用冷冻干燥机继续脱水至干燥，得到水煮后海参的冻干样品。
对比例2
冻鲜海参去除内脏后直接速冻，用冷冻干燥机进行干燥，得到冻干海参样品。
针对上述四种实施方式获得海参样品进行营养成分测定，结果如表1所示：
表1
粗蛋白％
多糖％
总皂苷％
实施例1
45.30
7.00
0.15
实施例2
44.60
7.24
0.12
对比例1
21.07
3.10
0.04
对比例2
40.60
7.10
0.16
营养成分测定结果显示，近红外和冷冻干燥联合干燥的海参中的蛋白质、多糖和皂苷等三种重要的营养成分含量在粗蛋白、多糖和总皂苷的含量方面优于对比例1，说明近红外预处理优于水煮处理，有利于粗蛋白、多糖和总皂苷等成分的保留。因此，近红外前处理辅助冷冻干燥技术可以用来生产与冷冻干燥鲜海参品质相同的干海参，同时具有干燥时间短和能耗低的特点。
从外形来看，采用实施例1和2方法干燥得到的海参样品与直接冻干的产品形貌和泡发后的状态相近。
对比例3
本实施例中，探索采用近红外直接进行海参干燥的可能性：将冻鲜海参去除内脏后用沸水热烫5min，再将这些海参皮整只放入近红外干燥箱的样品盘上。开启近红外灯，能量密度为5000W/m2。当干燥时间达到约10min左右时，所述海参样品仍未达到干燥状态，但是表面已经出现焦糊的情形。降低所述红外加热灯管的功率重复上述实验，依然无法将海参加热至干燥状态。
对比例4
将冻鲜海参去除内脏后用沸水热烫5min，再将这些海参皮整只放入远红外干燥箱的干燥室。开启远红外灯，能量密度约为5000W/m2。处理10min后取出，海参皮脱水速度不及近红外相同能量密度，处理5min的脱水速度。
对比例5
将冻鲜海参去除内脏后用沸水热烫5min，再将这些海参皮整只放入电加热干燥箱进行干燥预处理，能量密度调整至约为5000W/m2。处理10min后取出，海参皮脱水速度也不及近红外相同能量密度，处理5min的脱水速度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种具有导烟结构的板鸭熏制装置