1、1工程硕士 专业学位(领域：农业工程)石河子大学研究生论文开题报告论文题目 红枣片的远红外辐射干燥技术研究 研究生姓名 万江静 入学时间 2014 年 9 月 导师姓名、职称 1 郑 霞（副教授） 2 雷 勇（高级工程师） 导师工作单位 1 石河子大学机械电气工程学院 2 石河子开发区神内食品有限公司 培养管理学院 石河子大学机械电气工程学院 石河子大学研究生处制填表时间 2015 年 6 月 19 日23石河子大学专业学位课程学习成绩单姓名 万江静 学号 2014405025工作单位 石河子大学机械电气工程学院 单位邮编 832000联系电话 单位： 住宅：石河子大学北区 14 号楼手机：1
2、5699321368课程名称 成绩 学分 课程类别 课程名称 成绩 学分 课程类别高等工程数学（数值分析） 90 2.00 必修课 中国特色社会主义理论与实践研究 86 2.00 必修课高等农业机械学 87 2.00 必修课 计算机仿真技术 84 2.00 选修课硕士英语 71 3.00 必修课 自然辩证法概论 81 1.00 选修课高等农业机械化管理学 87 2.00 选修课 试验设计与数据处理 83 2.00 必修课现代测控技术 97 2.00 必修课 多元统计分析 84 2.00 选修课农业机械计算机辅助分析与设计 84 2.00 选修课学分总计 22 分课程阶段分管学院 机械电气工程学
3、院课程学习情况审查结果审查人： 年 月 日 培养管理学院 机械电气工程学院论文题目 红枣片的远红外辐射干燥技术研究姓名 职务 工作单位郑霞 副教授 石河子大学指导教师雷勇 高级工程师 石河子开发区神内食品有限公司4一、选题依据课题的项目名称及项目来源项目名称：红外冷冻红枣脆片技术与装备项目来源：新疆生产建设兵团科技支疆计划项目（2013AB019）1.1 研究背景枣（Zizyphus jujuba Mill.）为鼠李科枣属植物，原产于中国，已有 4000 多年的栽培历史 1，又名中华大枣，美枣，良枣，干枣，古代文献诗经将枣、桃、杏、李、栗列为五果。中国古农学、古医学对红枣的营养及保健价值早已作
4、了十分精辟的阐述，齐民要术（公元 533-544 年）所论 42 种果品中，红枣位居榜首。红枣味甘、性温、入心、脾、胃经，有补中益气、养血安神、缓和药性的功能。根据现代营养学分析，红枣富含蛋白质、脂肪、糖类、胡萝卜素、B 族维生素、维生素 C、维生素 P 以及钙、磷、铁和环磷酸腺苷等营养成分 2，还含有丰富的有机酸和人体所需的 8 种必需氨基酸 3，据分析测定，每 100g 新鲜红枣含糖 19g、蛋白质1.2g、脂肪 0.2g、粗纤维 1.6g、磷 23 mg、钙 41 mg、铁 0.5 mg、胡萝卜素 0.01 mg、硫胺素0.06 mg、核黄素 0.04 mg、维生素 P0.6 mg、维生
5、素 C 410mg。某些品种鲜枣中维生素 C 含量甚至高达 800 mg/100g，是橘子的 13 倍，山楂的 68 倍，猕猴桃的 23 倍，为“百果之冠”，有着“活维生素丸”的称号。鲜枣肉的含糖量达 23%，干枣肉的含糖量高达 70%，比制糖的原料甘蔗、甜菜含糖量还高，每 100g 鲜枣产生的热量为 447.99 kJ，可与豆类相媲美。图 1-1 新疆灰枣和骏枣 Fig.1-1 Xinjiang Hui-jujube and Jun-jujube我国拥有世界上绝大多数的红枣优良品种，主要分布在山西、河北、山东、陕西、新疆和河南等地。其中新疆位于亚欧大陆的中部，总面积是 166.49 万平方公
6、里，占全国面积的六分之一，新疆栽种红枣的地区地域宽广，农业灌溉的水源为天然雪水，空气质量和水源保障了绿色产品的质量。南疆地区冬季形成平均 80 cm 的冻土层，使许多害虫无法繁殖和越冬，使得新疆红枣栽植区的病虫害很少。这便可以大量减少农药使用量，为有机红枣的发展创造了可能。又因其产出红枣含糖量高、粒大肉厚和外型美观，已经逐步占据了红枣高端市场。新疆产出的枣营养积累充分，果实着色好，含糖量高，品质优良，目前推广的品种营养价值和口感均比其他省份的好。近 10 年来，新疆林果面积平均以每年 6.67104 hm2 的速度快速扩张，发展迅猛。其中大5枣种植异军突起，增速远远超过了新疆传统的特色林果种植
7、 4。2009 年，新疆大枣种植面积达28.65104 hm2，约占全国的 21.38%；产量 28.99104 t，约占全国的 6.8%。2013 年统计年鉴显示，新疆红枣种植面积增至 48.61104 hm2，其中红枣种植主要分布在阿克苏、喀什、和田、巴州和吐鲁番、哈密等地州。我国相关红枣专家一致认为 5，世界的红枣在中国，中国的红枣因南疆地州特殊的地理和气候条件，在不久的将来将成为世界红枣生产基地。图 1-2 全国与新疆红枣产量对比图 Fig.1-2 The national figure with red jujube production in Xinjiang红枣鲜果含水率高，含糖
8、量高，导致果实容易腐烂破损，残枣次枣价格受到抑制，这是红枣的一个致命弱点，也是制约红枣产业快速发展的一个最主要的原因，而解决这一问题的最常见的方法便是干燥。由于红枣的营养保健价值高，目前无论是国内还是国外市场上，红枣都越来越多的受到人们的喜爱和关注，而随着人们生活品质的提高，对食品的要求也越来越高，这便要求产品不仅要外观完好、色泽好、口感纯正，还要营养成分保持度高。而红枣成熟后，果内水分很多，加上含糖量高，容易感染真菌或细菌；加之呼吸强度高，不断放出大量呼吸热，因此常温条件下易于腐烂，不耐储藏，且营养损失高。当前，我国红枣年产量已超过 250 万吨6，每年因腐烂破损损失的红枣数量高达 20%3
9、0%7。干燥是指将物料中所含的水分去除的过程，果蔬干燥的主要目的是防止其腐烂破损，延长保存时间，便于贮藏。干燥也是红枣最常见的加工贮藏方法。图 1-3 红枣的加工模式图 8Fig.1-3 Red jujube processing pattern对于红枣干制存在的问题 9主要为以下几点：（1）在红枣产区，大量农户仍以自然干制作为红枣的主要干制方式，产品品质低，卫生质量差，腐烂损失严重。（2）人工干制技术设备投资高，技术难度大，难于在红枣产区农户中大量推广。（3）一些新的红枣干制技术目前仍处于研究阶段，设备和技术尚不成熟，难于推广应用。6近年来人们越来越重视生活质量，由于红枣的药食同源，红枣的各
10、种加工品也受到越来越多的关注，目前红枣被制成各种红枣加工品，如枣片、枣泥、枣糕、枣酒、枣醋和枣茶、红枣饮料、红枣果冻、红枣果酱等 10-17，其中“好想你枣”的枣制品被多数人熟知。而市场上出现的这些多为有添加剂类型的红枣产品，目前人们饮食生活中除了注重食品的营养价值外，对食品本身的安全也更加关注，对于有添加剂的食品，人们难免产生排斥心理。1.2 研究目的及意义针对红枣营养价值高，种植面积广，但果实容易腐烂破损，残枣、次枣价格受到抑制，红枣的干制存在诸多不足，最终导致枣农利益受损这种情况，本研究拟定采用一种新型的高效、节能、无污染的干燥方法，对红枣片进行干燥技术研究，旨在开发生产出一种纯天然无添
11、加即食的高品质红枣产品的同时，得到最佳的干燥工艺参数，为红枣产业发展提供一定的技术支撑。此研究一方面可使残枣、次枣得以充分利用，减少枣农的经济损失，另一方面也是为了在现有基础上，能够制造生产更多红枣系列的产品，丰富市场的产品种类，这对我国红枣产业的发展具有一定的现实意义。1.3 国内外研究现状红枣作为我国传统的干果资源，干制品种的产量占红枣总产量的 80%18以上，目前红枣常见的干燥加工产品有整枣、枣片，其中整枣干燥最为常见，干燥方式也较多，枣片的研究较少。1.3.1 整枣干燥国内外研究现状整枣的干燥方式较多，最常见的还是自然晾晒，干燥红枣时间长，同时干制红枣的品质得不到很好的保证，严重影响了
12、干制红枣产品的经济价值。其次为人工干燥，研究可分为干燥技术研究以及品质研究两个方面。干燥技术研究方面：高林朝 19将新型太阳墙孔状吸热板应用为空气集热器的设计，将太阳能集热和蒸汽换热器供热联合互补使用，并使用该装置展开干燥红枣的试验研究，采用预干燥和干燥 2 步工艺，有效利用废气余热，发现此方法可大大提高干燥效率，降低装置的投入资金，干燥温度不宜超过 65，否则会影响干枣的质量和着色，太阳能干枣红枣的适宜温度为5560。杨艳杰 20将微波干燥技术应用于红枣的干燥，发现微波干燥红枣的干燥速率快、节能、环保、营养保持也很好，温度不宜超过 70。张宝善等对油枣进行了热风干制，研究了在不同温度和不同时
13、间条件下，枣果非酶褐变受温度和时间的影响，研究发现：随着干燥温度的升高，时间延长，枣肉的褐变度以及 5-HMF含量逐渐增加，总糖、还原糖、抗坏血酸和氨基酸态氮逐渐减少 21。陈锦屏、穆启运等 22对红枣进行了烘房干燥的研究，通过改变不同的升温方式干燥红枣并对其品质进行研究，得出结论：烘干温度为 65时干枣的品质最好，烘干温度不宜超过 70。王恒超等 23研究了骏枣中的几种营养成分在自然干制，热风干制和真空冷冻干制的过程中的变化规律，研究发现：经真空冷冻干制的骏枣其总酸、总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖以及可溶性蛋白质含量的保存率最高，经热风干制的次之，自然干制最低。7在整枣的干燥技术方面，采用传统的干
14、燥技术，通过改变不同的干燥条件，并对成品进行品质研究，控制合理的温度范围，但对干燥模型的建立较少。品质研究方面：陈建东 24、陈蔚辉 25分别将微波干燥技术应用于红枣的干燥，发现微波干燥红枣的温度不宜超过 70，并对红枣果实中的可溶性固形物、有机酸及 Vc 进行了检测，发现微波处理对可溶性固形物、有机酸及 Vc 的降解有着一定的抑制作用。王毕妮 26等人研究了自然干制和热风干制对红枣中的酚类化合物及其抗氧化活性的影响，研究发现: 干制后的红枣其酚酸类化合物含量显著下降，总黄酮含量变化不明显，热风干制后的红枣其原花青素含量显著升高，经热风干制和自然干制的红枣抗氧化活性间无显著性差异，2010 年
15、高红芳等 27以木枣为原料，对真空低温干燥法生产高 Vc 香酥脆枣的工艺进行了研究，比较了不同干燥方法对香酥脆枣营养成分及感官品质的影响，发现真空低温干燥法所需时间仅为真空冷冻干燥时间的 1/8、热风干燥时间的 1/6；真空低温干燥法生产的香酥脆枣，口感酥脆，不易吸潮并且保持了枣皮原有的玫瑰红色和枣肉原有的浅绿色。王恒超等 28研究了骏枣中的几种营养成分在自然干制，热风干制和真空冷冻干制的过程中的变化规律，研究发现：经真空冷冻干制的骏枣其总酸、总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖以及可溶性蛋白质含量的保存率最高，经热风干制的次之，自然干制最低。在整枣干燥中，Vc、糖、酸等作为内部品质的重要指标，而感官品质
16、也作为重要的标准主要体现在色、香、味，口感上。1.3.2 枣片干燥国内外研究现状枣片干燥预处理有直接切片和打泥后切片两种，枣片干燥时枣片果肉直接接触外界空气，采用自然晾晒等干燥方式对枣片品质影响较大。干燥技术研究方面：郭秉印等 29在 200 Pa 真空条件下，探索冬枣切片的厚度、升华干燥供温、解析干燥供温对枣中 Vc 含量的影响。采用响应面法优化真空冷冻干燥工艺参数：枣片厚度 5.5 mm、升华温度-22.1、解析温度 20.6。许牡丹等 30以木枣为实验材料，探讨不同的脱水预处理和干燥方式对枣片品质的影响。采用真空渗糖的方式对枣片进行脱水预处理，改变糖的种类和配比，对经预处理和干燥后的枣片
17、进行综合评定，选择出一种较佳的糖液配方和干燥方式。研究结果表明，糖液的最佳配比为25%蔗糖、 35%葡萄糖，产品的综合得分高达 96.87。采用真空低温方法干燥枣片，所得产品品质较佳、加工时间短。韩志慧等 31探索了切片对半干红枣不同热风干燥特性，建立了不同干燥动力学模型。研究表明切片缩短了红枣干燥时间，明显增大其有效扩散系数，提高经济效率，促进红枣深加工产业。王陈强等 32开发的红枣枣片加工方法中，加工过程为：选料、0.003%高锰酸钾溶液中浸泡再清洗、蒸煮同时护色、加入杏酱、打浆、熬制浓缩、装盘刮片、热风烘干，揭片切片。其研制的红枣枣片糖酸适中，口味协调，风味繁多。品质研究方面：许牡丹、张
18、瑞花 33探讨比较了真空冷冻和真空低温干燥对木枣枣片 Vc 含量、复水率、褐变度影响，并且对枣片进行了综合的感官评价。研究表明，虽然真空冷冻干燥的枣片在 Vc 含量、褐变度、复水率以及色泽、外观、气味方面比较优越，但是在酥脆度、口感方面稍逊一筹，结果综合评价相同。8王存堂等 34研究了以金丝小枣为原料，不同切片厚度(3mm，5mm)的枣片在不同干制温度(5090 ) 下的物化性质和抗氧化性能。研究表明，干制温度仅对物化性能的影响显著，切片影响抗坏血酸的损失约为 50%，但是对物化性能、总酚、总黄酮含量以及各抗氧化活性指标的影响不显著。毕金峰等 35利用中短波红外干燥法生产红枣片，过程为：清洗、
19、预处理（2-4%的氢氧化钠溶液中浸泡 1-2min，清洗，再置于 0.5%的柠檬酸溶液中浸泡 10-15min，清洗）、去核切片，中短波红外干燥。干燥得到的枣片理化指标为：还原糖为 32.81-33.94%(质量分数)，维生素 C为 441.56-478.95mg/1009，总酸为 1.94-2.04%(质量分数 )，可溶性固形物为 83.59-84.26%(质量分数) ，总黄酮为 1.45-49%(质量分数)，环磷酸腺昔为 71.15-79.49mg/kg。在干燥品质方面，前人对枣片的内部成分（Vc 含量、总酚、总黄酮），感官品质（色泽、外观、气味方面、口感）等方面进行了探索。总结关键的品质
20、指标是 Vc 含量、总糖、总酸、感官品质和含水率。1.3.3 红枣干制品 Vc 及感官品质研究现状红枣干制品 Vc 的研究：干燥方法对红枣中营养物质的影响较大。Vc 作为红枣最主要的营养成分之一，深受研究学者的关注，目前对于红枣加工品品质的研究中，涉及到 Vc 的研究也十分常见。张宝善，陈锦屏等 36人研究了红枣中 Vc、还原糖和总酸含量在干制过程中的变化规律。研究表明除真空冷冻干制外，自然干制、热风干制和远红外辐射干制对红枣中营养物质的均有影响，从而降低红枣的营养保健价值。红枣在干制过程中，Vc 的损失主要受光照、温度、水分活度、果实中多酚氧化酶等诸多因素的影响，光照对 Vc 的破坏力很大，
21、自然干制红枣 2 d 可破坏 90%以上的 Vc，而在避光条件下用热风和远红外辐射干制，Vc 的损失率相对较少。另外，Vc 的损失与红枣的呼吸作用密切相关，红枣在干制过程中是一个活的生物体，有极强的呼吸作用，在诸多氧化酶作用下，Vc 氧化褐变或被破坏，使果肉色泽加深。因此，干制红枣时最好在避光条件下进行，或通过钝化氧化酶、降低呼吸强度等技术措施防止 Vc 的损失 37。于静静等 38通过对热风干燥、微波干燥、冷冻干燥、真空干燥和变温压差膨化干燥方式处理后产品的营养成分的分析发现，总糖、还原糖、粗纤维、蛋白质和总黄酮含量均增加；冷冻干燥产品总酸和钾含量减少，其余干燥方式则增加；真空干燥和变温压差
22、膨化干燥产品的Vc 含量增加，其余减少；热风干燥产品磷含量减少，其余四种干燥方式的钾含量增加。枣鲜样经过不同方式的干燥后，真空干燥和变温压差膨化干燥产品的 Vc 显著高于鲜样，微波干燥和冷冻干燥产品的 Vc 有所减少，而热风干燥后产品未检出 Vc，说明热风干燥属于高温及长时间的干燥，不利于原料 Vc 的保存，对其破坏率较大；真空干燥和变温压差膨化干燥能够较好的保存易氧化的 Vc。狄建兵等 39研究了不同干燥方式对枣品质的影响。对枣 Vc 含量的影响。干燥前枣 Vc 质量分数为 424.85 mg /100g，不同干燥方式干燥后所得 Vc 质量分数依次为微波干燥 121.51 mg /100g
23、、远红外微波联合干燥 101.85 mg /100g 、远红外干燥 48.63 mg /100g、电热干燥 20.52 mg /100g。由此可见，微波干燥处理时间较短，对枣果 Vc 的影响较小，其次为远红外微波联合干燥，电热恒温干燥由于时间较长，对 Vc 的破坏也就较大。9红枣干制品感官品质的研究：对于红枣泥片来说，其感官品质内容包括枣片的色、香、味、口感。具有好的色泽、香味、口感、味道的产品更容易受到消费者的青睐。高飞 40按照感官评价标准对单一干燥和联合干燥最优条件下的产品进行模糊感官评价，评定各种干燥方式干燥后的综合感官品质，利用质构仪测定其物理性质，除硬度有明显差异外其他指标均无较大
24、区别。采用模糊感官评价法对各单一干燥和联合干燥所得产品进行评价，分析结果为：各干燥方式所得产品的感官品质优劣顺序为：热风真空冷冻热风红外单一真空冷冻 热风微波 单一热风 单一红外单一微波，热风与真空冷冻联合干燥所得产品品质最好，微波单独干燥的结果感官品质最差，说明微波作为单一热源进行干燥不可行，而微波与热风结合后，其结果相对较好。热风远红外联合干燥效果优于热风或远红外单一干燥。1.3.4 远红外辐射干燥技术国内外研究现状华平等 41研究了真空冷冻、普通热风、微波以及远红外干燥对百合品质的影响，发现远红外干制出的百合外观品质高于微波干燥。2005 年 Nowak42等对苹果片进行了红外干燥与热风
25、干燥两种方法的对比试验，研究发现采用红外干制出的苹果片干燥速率和效率更高，且外观品质较好，但红外线大约可穿透苹果10 mm 深，所以厚度不宜超过 10 mm，干制后的苹果片其内部结构变化只与干燥速率有关与干燥方式无关，干燥速率大则内部产生的收缩应力越大，当应力超过物料本身的最大形变力就会发生形变。2010 年苏丹等 43利用红外干燥技术对南瓜片品质的影响进行了试验研究，综合考察了失水特性、感官品质、复水率及南瓜干的 Vc 和类胡萝卜素等营养成分含量，并与传统的热风干燥进行了比较。结果表明：红外干燥技术干燥效率较高，复水率高，能够最大限度保持南瓜中的营养物质含量。2013 年尹旭敏 44等对茶树
26、菇进行了热风、真空和远红外三种干燥方法的对比研究，结果表明：远红外干燥出的样品复水性及外观品质都优于热风和真空干燥出的样品。2013 年巨浩羽等 45采用中短波红外干燥技术干燥苹果脆片，以提高苹果片的制干品质的同时缩短干燥时间，试验研究了不同干燥温度、切片厚度和辐射距离对苹果片干燥特性和色泽的影响，试验结果表明：干燥温度对干燥时间有显著的影响；影响顺序由大到小依次为：干燥温度，切片厚度，辐射距离; 同时发现苹果切片的整个干燥过程属于降速干燥；中短波红外条件下，物料的水分有效扩散系数较高。2013 年郑霞等将气体射流冲击干燥技术和红外加热技术结合应用于哈密瓜片的干燥，发现中短波红外联合气体射流冲
27、击干燥哈密瓜片，与其它干燥方法相比其干燥时间可大幅缩短，只需大概 23.5 小时 46；当使用中短波联合气体射流冲击干燥技术加工哈密瓜片时，所需的启动干燥能量较低，水分更容易脱去，而干制的成品具有色好，风味浓，不粘牙，脆性好等特点。2013 年潘忠礼等 47利用红外加热系统，对土豆的干燥-漂烫和脱水进行了尝试，发现红外加热可对切片以及切碎的土豆同步干燥、漂烫和脱水；还将红外加热运用于大米的杀虫，发现红外加热物料时升温极快，并建议对刚收获的大米进行同步干燥和灭酶时，将大米加热到60，然后进行苏缓和冷却处理。通过以上研究发现，由于红外辐射本身的特点，红外辐射干燥技术多用于薄层物料的干燥研究，在干燥
28、技术方面，主要研究不同片厚、辐射距离以及温度对物料干燥时间以及品质10的影响，在品质研究方面，主要涉及了色泽、口感、风味等感官品质指标以及 Vc 等内部品质指标的研究。1.4 课题的提出近年来，国内外关于枣片研究报告有所增加，枣片的干燥相比整枣干燥时间明显缩短。研究重点是枣片的干燥特性，干燥过程中品质变化情况及枣片干燥的优化工艺参数组合。鉴于现有枣片干燥特性研究考虑参数不足，应用在枣片干制上的干燥技术能耗高，干燥时间长和成本高。本研究拟定远红外辐射干燥技术应用于骏枣片干制，研究不同干燥条件对枣片干燥特性的影响，并以 Vc 和感官品质为评价指标，确定枣片的最佳工艺参数，为枣片干燥行业提供有价值的
29、技术与理论依据。参考文献1 梁 红. 中国红枣及红枣产业的发展状况、存在问题和对策的研究D. 西安：陕西师范大学,2006.2 曹有福,李树君,赵凤敏,等我国红枣开发加工现状、问题及对策J包装与食品机械,2009,27(4):46-49.3 黄哲真. 红枣的营养成分及功用价值J. 科技视界,2014,29:325.4 俞言林. 新疆枣业别样红J. 农产品加工, 2010(9):8-9.5 高新一,马元忠. 枣树高产栽培新技术M. 北京:金盾出版社, 2003.6 曹有福,李树君,赵凤敏,等. 红枣冻干工艺参数的优化J. 农产品加工( 学刊),2009(10):64-67.7 高续春,代宏哲,樊
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