香蕉片微波真空干燥水分特性的研究陈燕珠（福建达利集团公司化验室，福建惠安362100）摘要：利用微波真空干燥技术对香蕉片微波真空干燥水分特性进行研究。

结果表明，香蕉片微波真空干燥过程可分为升速、恒速及降速干燥三个阶段。

在微波真空干燥过程中，微波功率、切片厚度和真空度对香蕉片失水速率都有极显著的影响。

微波强度对香蕉片的干燥速率影响最显著，其次是香蕉片初始含水量，而真空度对香蕉片干燥速率的影响最小。

在干燥过程中，微波强度越大，真空度越高，香蕉片初始含水量越低，干燥速率越快，所需的干燥时间越短。

关键词：香蕉片；微波真空干燥；水分；干燥特性中图分类号：S668.109文献标识码：A文章编号：1673－4823(2010)03－0107-05[收稿日期]2010-05-13[作者简介]陈燕珠(1988-)，女，福建泉州人，研究实习员，主要从事食品检验检测工作。

闽西职业技术学院学报Journal of Minxi Vocational and Technical College第12卷第3期2010年9月Vol.12No.3September 2010doi ：10.3969/j.issn.1673-4823.2010.03.027香蕉是世界四大水果之一，是热带、亚热带地区的重要水果，含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪、粗纤维、矿物质以及维生素等营养物质，果实质地柔软，清甜芳香，营养价值高。

香蕉果实、果汁和花根等具有止渴、润肺肠、通血脉和利便等药用价值，是人们喜爱的热带果品之一。

目前中国是世界第三大香蕉生产国[1]。

由于香蕉果实富含果胶、糖类、单宁及各种酶类，生化反应活跃，这些生理特点使得其受运输和贮藏条件所限，往往未经销出就大量变质，造成很大浪费，因此香蕉的贮藏保鲜与加工显得尤为重要[2]。

许多学者不断研究开发了油炸香蕉片、香蕉汁、香蕉粉、酿酒等香蕉加工产品。

干燥作为香蕉贮藏的重要手段在生产上被应用广泛。

香蕉的传统干燥一般采用烘箱烘烤或日晒法，耗时长，费工多，品质差。

目前生产上一般采用真空油炸脱水法进行香蕉片的干制，该脱水法虽克服了传统干燥的缺点，但存在耗能大，产品香气成分丧失，色泽较暗，且含油率较高，易蛤败等问题[3]。

微波真空干燥技术综合了微波干燥和真空干燥的优势，是一种节能低耗型的技术，具有生产速度快、效率高、成本低、设备占地面积小、投资回收期短等特点。

它克服了常规真空干燥周期长、效率低的缺点，能较好地保存物料营养成分及改善干制品的其他品质（如褐变）[4-5]，同时又缩短了干燥时间，提高了生产效率[6]。

该技术工艺简单易行，安全卫生，保证了产品的纯天然性，不但有利于环保，还有利于消费者的健康[7]。

因此，微波真空干燥技术在医药、食品工业、化工、烟草以及农产品加工等领域越来越受到重视和广泛应用。

国内外已经有较多的采用微波真空干燥技术干制苹果片、菠萝片、香蕉粉、花椒、葡萄、酸梅、龙眼、猕猴桃、银耳、胡萝卜、板栗、南瓜渣、佛手瓜、蕨菜和大蒜等方面的研究报道[3，7-20]，有些已得到成功应用并取得显著的经济效益。

鉴于微波真空干燥技术与其他干燥方法相比具有的独特优点，本课题拟将微波真空干燥技术应用于香蕉片加工，通过深入研究香蕉片的微波真空干燥特性，探索香蕉片在微波真空干燥过程中的水分变化规律，量化微波强度、真空度、香蕉切片厚度和香蕉片初始含水量这四者与干燥时间及香蕉失水量之间的关系，以期为真空干燥香蕉片的产业化生产提供理论依据和科学指导，为香蕉干制开辟一条新的出路。

1材料与方法1.1材料天宝香蕉：挑选新鲜、外形整齐、果实较硬、果皮亮黄色略带少许青绿色的七八分熟的香蕉，剔除虫咬、有组织损失、过熟者。

107L-半胱氨酸（C3H7NO2S）：上海华蓝化学科技有限公司生产。

1.2主要仪器KL-2D-4ZG真空微波干燥设备：凯棱工业用微波设备有限公司与福建农林大学联合监制；DHG-9075A型电热鼓风干燥箱：上海精宏设备有限公司生产；AL204型精密分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司生产；PL602-S型电子天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司生产。

1.3试验方法手工剥去香蕉皮，用不锈钢小刀剔除未被剥净的筋络，再根据实验要求将天宝香蕉切成厚度均一片状，最后用质量分数为0.08%半胱氨酸的溶液浸泡10min进行护色，然后取出沥干。

称取一定量的香蕉片单层均匀平铺于微波真空干燥机的物料盒中进行干燥。

干燥过程中定时记录物料质量并换算为干基含水量，直到干燥至安全含水量w（H2O）≤5%（干基）为止。

1.3.1香蕉片初始含水量的测定按GB/T5009.3-2003《食品中水分的测定方法》[21]进行测定。

1.3.2干燥参数的调节1.3.2.1微波强度通过调节微波真空干燥进料量的大小，可得到单位质量发射功率，即微波强度。

1.3.2.2真空度通过调节微波真空干燥系统中调压阀的开启程度，控制干燥腔内真空度的大小。

1.3.2.3切片厚度将香蕉剥皮，去丝，切成不同厚度的薄皮。

1.3.2.4香蕉片初始含水量w（H2O）通过调节热风预干燥的干燥时间，可以得到不同的热风预干燥后、微波真空干燥前的香蕉片初始水分含量w（H2O）。

为了便于干燥过程中的试验数据分析，含水量w（H2O）均采用干基进行计算。

1.3.3干燥特性试验选取不同的微波强度、真空度、切片厚度及预处理后香蕉片的初始含水量，进行香蕉片微波真空干燥的失水特性单因素试验，测定不同工艺参数条件下香蕉片的干燥曲线及失水速率变化曲线。

1.3.4试样失水速率的计算干基含水量：w（H2O）=（m o-m g）/m g×100%；失水速率：V=△m/△t；单位质量发射功率：P=W/m。

式中，m g—干物质量，g；m o—物料初始质量，g；△m—相邻两次测量的失水质量，g；△t—相邻两次测量的时间间隔，min；W—微波功率。

1.3.5数据分析应用Excel软件对分析数据进行处理。

2结果与分析2.1微波强度对干燥特性的影响由于香蕉干燥特性受到微波功率及装载量的共同影响，故以微波强度（微波功率与装载量的比值）为对象，来研究其对香蕉片的失水特性的影响。

在切片厚度为8mm、真空度为-85kPa、初始含水量w （H2O）为80%以及微波强度分别为8W/g、10W/g、12 W/g、14W/g、16W/g、18W/g的实验条件下进行微波真空干燥香蕉片的微波强度单因素试验，分别绘制香蕉片的干燥曲线。

干基含水量w（H2O）/%时间/min图1微波强度不同时香蕉的干燥曲线从图1可知，在真空度、切片厚度和初始含水量相同的条件下，随着微波强度增大，香蕉片所需的干燥时间减短。

这是由于在微波功率大的情况下，物料快速吸收大量微波能，从而导致水分快速蒸发。

由图2中可知，在相同条件下，随着微波功率的失水速率/（g/min）干基含水量w（H2O）/%图2微波功率不同时香蕉片的干燥失水速率曲线108增加，香蕉片失水速率随之相应增大。

干燥初期由于香蕉片中的水分从升温到转化为水蒸汽排除需要一个过程，干燥速率变化不是很大。

在干燥中期，由于微波加热完全用于香蕉片水分的汽化，干燥速率比较平稳。

在干燥后期，随着物料含水量的不断减少，物料所吸收的微波能随之减少，干燥速率开始逐渐下降。

进一步分析可以看出香蕉片脱水过程可分为3个阶段，即加速干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段。

2.2真空度对干燥特性的影响在切片厚度为8mm，微波强度为14W/g和初始含水量w（H2O）为80%的条件下，进行微波真空干燥香蕉片的真空度单因素试验，物料真空度分别为-60kPa、-65kPa、-70kPa、-75kPa、-80kPa、-85 kPa，绘制香蕉片的干燥曲线。

图3是香蕉片干基含水量w（H2O）随着干燥时间的变化曲线。

图4是香蕉片干燥速率随含水量w（H2O）的变化曲线。

时间/min干基含水量w（H2O）/%图3真空度不同时香蕉的干燥曲线如图3可知，在微波功率，切片厚度和初始含水量均相同的条件下，随着真空度的增加，香蕉片所需的干燥时间逐渐减少，但是干燥曲线十分接近，真空度对干燥时间变化影响不明显。

原因可能是：当真空度更高时，水分的沸点温度更低，汽化和蒸发温度干基含水量w（H2O）/%失水速率/（g/min）图4真空度不同时香蕉的失水速率曲线降低，但汽化潜热随真空度的增大而有所增加，导致水分蒸发消耗的热能变化不大。

由图4可以看出，在相同的条件下，随着干燥室真空度的增大，其干燥速率有所增加，而且干燥品质更好。

当真空度较低时，干燥速率波动较大，随着真空度的提高，干燥速率最大值增高。

3个干燥阶段区别比较明显，仍可分为升速、恒速及降速干燥3个阶段。

在本试验范围内，不同真空度对香蕉片干燥速率的影响较微波强度小，将不同真空度下的干制品进行对比，发现真空度越低，中心越易出现焦化现象，但真空度过高不仅能耗增大，且易发生击穿放电。

2.3切片厚度对干燥特性的影响在微波强度为12W/g，真空度为-85kPa和初始含水量w（H2O）为80%的条件下，进行微波真空干燥香蕉片的切片厚度单因素试验，物料切片厚度分别为4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm，绘制香蕉片的干燥曲线。

图5是香蕉片干基含水量w （H2O）随着干燥时间的变化曲线，图6是香蕉片干燥速率随含水量w（H2O）的变化曲线。

时间/min干基含水量w（H2O）/%图5切片厚度不同时香蕉片的干燥曲线如图5所示，香蕉片切片厚度越大，干燥所需的时间越短。

切片厚度为4mm时，干燥所需的时间最长。

这是由于香蕉片厚度过薄，部分微波能会从内部发射到表面，产生能量损失，所以干燥时间延长。

当切片厚度为12mm和14mm时，两条干燥曲线非常相近，变化基本相同，干燥所需的时间均为10min。

这是因为香蕉片厚度过厚，微波能达到中心的距离就会加大，未深入到香蕉片内部已大大衰减，中心部分获得的微波能减少，延长了干燥时间。

从图6可以看出，香蕉片在干燥过程中有明显的3个脱水阶段。

在微波真空干燥过程中，切片厚度为12mm以下的香蕉片随着切片厚度的增大，香蕉109干基含水量w（H2O）/%失水速率/（g/min）图6切片厚度不同时香蕉片的失水速率曲线片的失水速率也随着增大。

这是因为香蕉片厚度在微波的穿透深度以内，香蕉片内外同时加热，中心部位接受的微波能较多，水分蒸发速度快，形成香蕉片内部的浓度差、温度差和压力差都较大，干燥速率上升快，干燥速率也较高。

在恒速干燥前期，切片厚度为14mm的失水速率比厚度为10mm与12mm还要低，这是由于切片厚度越大，初始微波能达到中心的距离加大，中心部分吸收微波能相对较少。

随着恒速干燥的进行，香蕉片的体积有所缩小，在微波能吸收的范围内，使得香蕉片的失水速率上升。