超声波处理对常压热风干燥香蕉片的影响

李泽珍，狄建兵，郝翔

（山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷030801）

香蕉果肉中富含糖、果胶、纤维素、多种维生素和无机盐等营养成分以及黄酮类化合物、多酚氧化酶、挥发油等多种活性成分，具有较高的营养价值和保健作用［1，2］。香蕉片是香蕉切片后，经晾干、热烘或油炸而成，可作为休闲食品。通过加工能减少由于腐烂而造成的经济损失，还能调济市场，增加收入。

超声波是频率为2×104～109Hz的声波，利用超声波的作用可使物料结构受到影响，使物料不断收缩和膨胀，形成海绵状结构，当这种结构效应产生的力大于物料内部微细管内水分的表面附着力时，水分就容易通过微小管道转移出来，有利于干燥过程中水分蒸发［3，4］。同时，在超声波压力场内，物料空化气泡的形成、增长和剧烈破裂以及由此引发的一系列理化效应，有助于干燥过程中除去与物料结合紧密的水分［5，6］。因此，在常压热风干燥前对食品进行预干燥或预处理，可降低常压热风干燥的成本，促进常压热风干燥食品产业发展“节能、减排”技术具有重要意义。

超声波技术因其独特的热效应、机械效应和空化效应在食品干燥等方面有着越来越广泛的应用［7］。虽然香蕉片的干燥方法有多种，如冷冻干燥、真空干燥、微波干燥等［8］，但为充分利用好香蕉资源，降低香蕉干燥成本，本试验以香蕉为原料，采用超声波法对香蕉片进行预处理，探讨其对常压热风干燥香蕉片的影响，以期为超声波技术与常压热风技术的结合使用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 试验材料与试剂

香蕉（市售）；柠檬酸（食品级）；亚硫酸氢钠（食品级）；氯化钠（食品级）。

1.1.2 主要设备

超声波清洗机型号KQ500DE江苏省昆山市

数显鼓风干燥箱型号GZX－9240 MBE上海博讯实业有限公司医疗设备厂

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

原料选择→清洗→去皮→切片→护色→超声波处理→常压热风干燥→成品

1.2.2 操作要点

（1）原料选择：选择九成熟、无机械损伤的香蕉。

（2）清洗：用流动水充分洗涤，去除泥沙、杂质。

（3）去皮、去络、切片：剥去香蕉外皮，用不锈钢小刀将果皮四周的丝络挑除，切成厚度为2～3 mm的香蕉片。

（4）护色：配制复合护色剂为柠檬酸2.0 g·L－1＋亚硫酸氢钠0.5 g·L－1＋氯化钠1.0 g·L－1，将切好的香蕉片迅速放入护色剂中，浸泡30 min。

（5）超声波处理：把护色好的香蕉片放入超声波清洗机中处理。

（6）常压热风干燥：常压热风干燥香蕉片工艺参数为干燥温度60℃，干燥香蕉片的产品含水量为32.00%±5.00%。

1.2.3 超声波功率对热风干燥香蕉片的影响

超声波频率40 k Hz，预处理温度30℃，分别在超声波功率200、250、300、350、400、450和500 W条件下预处理6 min，然后进行热风干燥处理，进行感官评价和产品复水率的测定。

1.2.4 超声波作用时间对热风干燥香蕉片的影响

超声波频率40 k Hz，预处理温度30℃，于200 W 功率下进行预处理，分别超声处理2、4、6、8、10、12和14 min，然后进行热风干燥处理，进行感官评价和产品复水率的测定。

1.2.5 超声波作用温度对热风干燥香蕉片的影响

超声波频率40 k Hz，于200 W功率下分别在20、25、30、35、40、45和50℃下处理20 min；然后进行热风干燥处理，进行感官评价和产品复水率的测定。

1.2.6 超声波预处理条件正交试验

在单因素试验基础上，以感官评价和产品复水率为考核指标，采用L9（33）正交试验优化超声波预处理条件，正交试验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels oforthogonal test

1.3 试验指标测定

1.3.1 香蕉片感官评价

随机取干燥好的香蕉片10～15片，根据表2香蕉片质量评分标准对香蕉片产品进行感官评分［8］。

1.3.2 复水率测定

将常压热风干燥好的香蕉片放入水中，让其充分吸水20～30 min；沥干表面和四周的水，称重，计算［9］。

复水率＝（复水后物重－复水前物重）／复水后物重×100%

表2 香蕉片感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standards of the banana slices

2 结果与讨论分析

2.1 超声波处理功率对热风干燥香蕉片的影响

由图1和图2可见，随着超声波功率的增加，感官评分先增大后减少，产品复水率先增大后降低；400 W预处理条件下的感官评分和复水率为最高。可能的原因是超声波功率越大，能量也越大，对物料性状和内部结构的机械作用强度亦愈大；过高的功率会导致细胞破裂，从而导致在干燥过程中水分蒸发效果分布不均，影响蒸发通道的形成，降低了热风干燥后香蕉片的复水率。故正交试验中，超声波预处理功率选择350 W、400 W、450 W3个水平。

图1 超声波处理功率对产品感官评价的影响Fig.1 Effect of ultrasonic treatment power on the sensory quality of products

图2 超声波处理功率对产品复水率的影响Fig.2 Effect of ultrasonic treatment power on the rehydration rate of products

2.2 超声波作用时间对热风干燥香蕉片的影响

从图3和图4可看出，随着超声波处理时间的增加，香蕉片的感官评分先增大后降低，处理时间在8 min条件下达到最大；产品复水率也是处理8 min时达到最大。可能的原因是经适当时间的超声波处理后，原料内部组织逐渐形成海绵状疏松结构，水分蒸发效果更加均匀，在蒸发过程中利于蒸发通道的生成［10］；另一方面，海绵状疏松结构有助于改善热风干燥香蕉片的口感及外观，从而提高感官评分［11］。故正交试验中，超声波预处理时间选择6 min、8 min、10 min 3个水平。

2.3 超声波处理温度对热风干燥香蕉片的影响

由图5和图6可见，40℃处理条件下的感官评分最高，产品复水率最大；过高或过低的超声波处理温度均对产品品质有一定不良影响。可能的原因是较低的超声波处理温度会使样品无法完全受到超声波的影响，无法形成更好的蒸发通道，不便于蒸发时的水分的蒸发干燥；而超声波处理过高的温度会促使香蕉片的熟化，使香蕉片的颜色加深，影响其感官评分。故正交试验中，超声波预处理温度选择35℃、40℃、45℃3个水平。

图3 超声波处理时间对产品感官评价的影响Fig.3 Effect of ultrasonic treatment time on the sensory quality of products

图4 超声波处理时间对产品复水率的影响Fig.4 Effect of ultrasonic treatment time on the rehydration rate of products

2.4 超声波预处理条件正交试验

表3结果表明，最优水平为2号组合，即A1B2C2，按照极差R的大小确定各因素的主次顺序为：B（超声波作用时间）＞A（超声波功率）＞C（超声波作用温度），根据k值分析得出的最佳组合为：A2B2C2，未出现在9组试验中，因此增加验证试验，结果见表4。

图5 超声波处理温度对产品感官评价的影响Fig.5 Effect of ultrasonic treatment temperature on the sensory quality of products

图6 超声波处理温度对产品复水率的影响Fig.6 Effect of ultrasonic treatment temperature on the rehydration rate of products

表3 正交试验结果及分析Table 3 Results and analysis oforthogonal test

表4 验证试验Table 4 Verification test

由表4可见，经验证试验，A2B2C2组合更优于A1B2C2组合，因此确定超声波预处理香蕉片最优条件为A2B2C2，即超声波功率400 W、超声波作用时间8 min、超声波作用温度40℃；此条件下的感官评价评分为9.8，复水率为73.85%。

3 结论

在功率400 W，时间8 min，频率40 k Hz，温度40℃的条件下处理香蕉，再进行常压热风干燥，在感官和复水率两方面均具有良好的效果。

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