香梨的凍干
香梨的前處理工序是挑選質(zhì)量較好，成熟度一致的香梨，先清洗、待瀝干后去皮、去核，稱重，測水分含量，再切成厚度一致的薄片，然后直接鋪在托盤上。
采用電阻法測量物料的共晶點。用數(shù)字萬用表做電阻計，熱電偶做測溫元件，冷凍在凍干機的凍干室中完成。在測定過程中，為防止直流電通入使物料局部融化，應(yīng)使兩電極柱間距大一些，并且測量過程盡量間斷進(jìn)行，縮短測量時間。-5℃時用萬用表測物料電阻值，以后每降 1℃測一次阻值，直到電阻變得無窮大為止，重復(fù)操作數(shù)次然后取平均值。香型電陽隨溫度變化如圖 7-3 所示。
由圖7-3 可知，香梨的共晶區(qū)為-17℃～-23℃，取香梨的共晶點溫度為-20℃，為驗證測定的準(zhǔn)確性，將香梨速凍至一20℃并保溫2h，剖分香梨后，證明其內(nèi)部已完全凍透。從熱力學(xué)數(shù)據(jù)表查知共晶區(qū)下限-23℃下水的飽和蒸氣壓為 77.31Pa，即在高于此真空度條件下可以直接升華除去水分，實際操作中干燥箱壓強控制在低于75Pa。
用電阻法測定香梨共熔點。先將物料冷凍至-30℃，然后開始升溫，并測其電阻值，見圖7-4?？芍憷娴墓踩埸c為一15℃，所以升華時物料冰晶的溫度不能超過此溫度。
香梨片厚度的確定是在裝料量和凍干時間之間取得平衡。理論上講，物料厚度越薄，越有利于凍干過程的進(jìn)行，所需時間越短，但一次產(chǎn)量也低。實驗中對厚度分別為 2mm、4mm和6mm的香梨片進(jìn)行凍干實驗研究，不同厚度物料的凍干實時曲線如圖7-5，所需時間如表7-3 給出。比較而言，由于升華和解析干燥時間基本與厚度成正比，輔助時間基本相同，所以梨片厚度6mnm 的生產(chǎn)效率最高。但厚度增大使工藝過程控制的難度增大，制品質(zhì)量不易保證；同時，香梨實際尺寸的大小決定了切割制取6mm厚梨片的成品產(chǎn)出率遠(yuǎn)低于4mm。因此，采用4mm 厚梨片的凍干工藝更切合生產(chǎn)實際。
香梨片凍結(jié)有速凍和緩凍兩種方式。速凍方式是首先將擱板和空托盤經(jīng)0.5h 降溫至-35℃，再將香梨片快速鋪入托盤內(nèi)，1h后擱板溫度達(dá)-37℃，梨片溫度為-35℃。緩凍方式是將香梨片及托盤在常溫下放入凍干箱內(nèi)，控制擱板降溫速率在 1~2℃/min，待1.5h后擱板溫度達(dá)-36℃，梨片溫度為-28℃。兩種凍結(jié)方法后，均進(jìn)行正常的升華和解析干燥，并對凍干制品進(jìn)行品質(zhì)檢測。
利用 倒置生物顯微鏡，對凍干后的制品進(jìn)行切片顯微觀測，發(fā)現(xiàn)速凍香梨片的顯微孔徑大多在 5～8μm左右，而緩凍香梨片的顯微孔徑大多在 9～12μm左右，參見圖 7-6。從而直接說明了速凍使梨片內(nèi)產(chǎn)生的冰晶較小，孔道細(xì)小曲折，因此也使升華干燥速度慢、時間長，而且復(fù)水效果也差些。表 7-4 對比了兩種凍結(jié)方式對凍干時間和制品質(zhì)量的影響。
凍結(jié)最終溫度常以物料的共晶點做依據(jù)，已測得香梨片的共晶點溫度為-20℃，凍結(jié)的最終溫度應(yīng)比共晶點溫度低5~10℃，但擱板和物料的溫度相差約10~15℃，所以凍結(jié)的最終溫度為-30~-35℃。將厚4mm 的香梨片放入托盤內(nèi)，分別在-30℃、-32℃和-35℃下預(yù)凍，當(dāng)冷阱溫度為-40℃時，抽真空至絕對壓力為10Pa，并在 20~60Pa范圍內(nèi)進(jìn)行干燥。研究發(fā)現(xiàn)-35℃下預(yù)凍時間最短，-30℃下干燥時間最長，而且-35℃下預(yù)凍凍結(jié)干燥后的香梨片復(fù)水率最大，見表 7-5。所以-35℃為相對較好的凍結(jié)最終溫度。三種凍結(jié)溫度的凍干曲線如圖7-7所示。
由圖 7-7可知，當(dāng)其他條件相同，只是冷凍物料的凍結(jié)最終溫度不同時，對干燥過程的影響很小，可以忽略。原因是物料剛開始干燥時，物料的表面即界面，此時的傳質(zhì)阻力小，傳質(zhì)速率大，物料中冰升華所需熱量除一部分來自加熱板外，自身的降溫也提供一部分熱量。不論初始溫度的大小，均在很短的時間內(nèi)使界面溫度趨于相同。
所以香梨片凍結(jié)工藝確定為，先將裝有香梨片的托盤放置到凍干箱內(nèi)的擱板上，設(shè)定擱板溫度為-35℃。裝人物料后，制冷約1.5h后測得的香梨片的溫度為一30℃，這時物料已經(jīng)完全凍透，預(yù)凍階段結(jié)束，預(yù)凍時間共為15h。
