一种脆熟期红枣低损伤真空脉动干燥加工方法

本发明涉及红枣干燥加工，具体为一种脆熟期红枣低损伤真空脉动干燥加工方法。

背景技术：

1、红枣是我国西北地区重要的特色林果产品，脆熟期红枣具有含水率高、果肉质地脆嫩、可溶性糖及维生素含量较高等特点。红枣进入脆熟期后，受昼夜温差、降雨、灌溉条件及果实自身膨胀等因素影响，表皮容易形成长度和宽度不同的裂纹。裂果若继续挂树晾干，容易受到沙尘、微生物和虫害污染，并可能发生霉变、褐变及营养成分损失。对脆熟期红枣以及裂果枣进行及时采收和人工干燥，有利于缩短田间暴露时间，并为裂果枣的加工利用提供条件。

2、现有红枣制干方式主要包括自然晾晒、热风干燥、真空干燥、红外干燥和微波辅助干燥。自然晾晒受气候条件制约，处理周期较长，产品含水率和外观品质的一致性较差；常规热风干燥主要依靠提高温度和延长处理时间排除水分，高温条件容易造成表皮硬化、色泽变暗以及维生素c损失。真空脉动干燥通过交替建立真空环境和常压环境，能够强化枣果内部水分向表面迁移，但现有工艺通常按照统一参数处理整批原料，较少考虑完整果、轻度裂果、中度裂果及重度裂果在传热传质性能、结构强度和裂纹扩展倾向方面的差异。真空与常压快速切换时，裂纹两侧果皮及裂口处果肉承受较大的瞬时压差，还容易出现裂纹扩大、果肉外翻、糖液析出和局部过度皱缩。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种脆熟期红枣低损伤真空脉动干燥加工方法，解决了现有工艺按照统一参数处理整批原料，较少考虑完整果、轻度裂果、中度裂果及重度裂果的差异的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种脆熟期红枣低损伤真空脉动干燥加工方法，包括以下步骤：

3、s1、对脆熟期红枣进行筛选，剔除病害果、虫蛀果、霉变果以及存在机械破损的枣果，采集保留枣果的外观图像，根据外观图像中的裂纹长度、裂纹宽度和裂纹面积占比进行分级，将分级后的枣果分别清洗并去除表面游离水。

4、对枣果外观图像依次进行背景分离、枣果轮廓提取、裂纹区域增强和裂纹连通域识别，以裂纹区域像素面积与枣果投影区域像素面积的比值作为裂纹面积占比；裂纹面积占比为0的枣果划分为完整果，裂纹面积占比大于0且不超过3%的枣果划分为轻度裂果，裂纹面积占比大于3%且不超过8%的枣果划分为中度裂果，裂纹面积占比大于8%且不超过15%的枣果划分为重度裂果，裂纹面积占比大于15%或裂纹贯穿果肉的枣果予以剔除。

5、s2.使筒形去核刀的中心轴线对准枣果的纵向中心线，并使筒形去核刀由果柄端向花萼端穿过枣果进行定向去核，获得外形完整且核孔连续的去核整果。

6、s3.测定去核整果的初始含水率，将同一裂纹等级且初始含水率差值不超过5个百分点的去核整果组成同一干燥批次。将同一批次的去核整果铺设于具有通气孔的物料托盘上，相邻去核整果之间气流间隙，相邻物料托盘之间的垂直距离为80～200mm；干燥气流沿物料托盘的上、下表面流动，并在预设时间间隔内改变气流方向，以减小不同托盘及同一托盘不同区域之间的含水率差异。

7、s4.装料完成后，将干燥设备内的压力保持为常压，采用45～55℃的循环气流对去核整果预热20～60min，使枣果内部与表面的温度差不大于8℃。预热阶段采用相对温和的温度，使枣果表层与内部逐渐升温。枣果表面温度可通过红外温度传感器检测，枣果内部温度可通过插入代表性样品中心位置的温度探针检测，预热期间循环气流速度为0.5～2.0m/s。

8、当枣果内部温度与表面温度之差不大于8℃，且内部温度在连续5min内的变化值不大于2℃时，结束预热并进入快速脱水阶段。

9、s5.执行快速脱水阶段，将干燥温度控制为55～68℃，真空阶段的压力控制为15～45kpa，每一真空脉动周期包括持续15～35min的真空保持过程和持续3～12min的常压保持过程，循环执行真空脉动周期，直至去核整果的含水率降低至38%～45%。

10、真空建立后，去核整果内部水分的沸点下降，水分由果肉内部向核孔、裂纹和果皮表面迁移；恢复常压后，循环气流带走枣果表面及设备腔体内的水蒸气。真空与常压交替进行，构成一个真空脉动周期。

11、s6.当去核整果的湿基含水率降低至38%～45%时，执行低损伤缓速干燥阶段，将干燥温度调整为48～60℃，真空阶段的压力控制为25～60kpa，每一真空脉动周期包括持续10～25min的真空保持过程和持续5～15min的常压保持过程，在真空建立过程和常压恢复过程中将压力变化速率限制在不大于3kpa/s。并通过分段进气方式恢复至常压：真空保持结束后，向设备内通入温度与当前干燥温度之差不大于5℃的干燥空气，以0.5～1.5kpa/s的压力变化速率将设备内压力升高至60～75kpa，保持30～120s，再以1～3kpa/s的压力变化速率升高至95～101kpa。下一真空保持过程开始时，以不大于3kpa/s的压力变化速率降低设备内压力，直至去核整果的含水率达到23%～25%。

12、分段进气可以通过设置比例进气阀、缓冲气室和压力反馈控制回路实现。程序控制器读取压力传感器的实时数据，根据设定的压力变化曲线调节比例进气阀开度，使压力按照目标速率上升。压力达到60～75kpa后进入中间保持区间，使枣果内部压力与设备腔体压力逐步趋于平衡；随后完成常压恢复，减少单次复压对裂纹边缘和核孔周缘造成的冲击。

13、s7.达到干燥终点后停止加热，保持循环风机运行，使去核整果在循环气流条件下冷却。冷却过程中设备内压力保持为95～101kpa，循环气流温度逐步降低，直至去核整果温度不高于环境温度5℃。

14、本发明提供了一种脆熟期红枣低损伤真空脉动干燥加工方法。具备以下有益效果：

15、1、本发明通过针对脆熟期红枣、尤其是裂果红枣在原料损伤程度、内部水分迁移条件和结构强度方面存在差异，将枣果划分为完整果、轻度裂果、中度裂果和重度裂果，并剔除裂纹面积占比过大、裂纹贯穿果肉或存在病害、虫蛀、霉变及机械破损的枣果；同时，对不同裂纹等级的枣果分别进行清洗、定向去核、初始含水率测定和同等级组批，使同一干燥批次内枣果的裂纹程度相近、初始含水率差值不超过5个百分点。通过上述方式，可减少不同结构状态和不同含水状态枣果混合干燥造成的欠干、过干及品质不均问题，并为不同裂纹等级调用对应的干燥温度、真空绝对压力及压力变化速率提供依据，从而提高制干产品含水率、外观和品质的一致性。

16、2、本发明通过在45～55℃常压循环气流条件下预热20～60min，使枣果内部与表面的温度差不大于8℃；然后，在55～68℃、15～45kpa条件下进行快速脱水，使去核整果含水率降至38%～45%；最后，在48～60℃、25～60kpa条件下进行低损伤缓速干燥，使干燥终点含水率稳定在23%～25%。定向去核形成的连续核孔还能够为果肉内部水分迁移提供通道，配合托盘间隔布料及循环气流换向，可促进枣果内部水分均匀排出。利用干燥前期较高含水率时的快速脱水能力提高效率，又在干燥后期降低热作用强度和真空强度。

17、3、本发明通过在低损伤缓速干燥阶段将真空建立和常压恢复过程中的压力变化速率限制为不大于3kpa/s，并采用分段进气方式恢复压力；同时，利用图像采集装置、温度传感器、压力传感器、湿度传感器和称重装置获取裂纹等级、实时含水率、失水速率以及进排气绝对湿度差，并由程序控制器自动修正干燥温度、真空绝对压力、真空保持时间和常压保持时间。通过缓慢、分段复压降低裂口内外的瞬时压差，并通过实时反馈调控避免干燥后期仍采用高温、高真空或不适宜保持时间。