3种微波干燥模式下板栗片的干燥特性.pdf

食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2023.17.009基金项目：广西科技计划项目（桂科 AB18294028）；贺州市创新驱动发展专项项目（贺科创 CX2009009）；贺州市科学研究与技术开发计划创新驱动发展专项项目（贺科创 ZX0710001）；广西科学院科研发展基金项目（2018YFJ401）作者简介：吴钊龙（1995），男（汉），研究实习员，硕士，研究方向：农产品加工。*通信作者：李秉正（1982），男，研究员，博士，研究方向：农产品加工；黄志民（1965），男，研究员，博士，研究方向：生物物理和微波应用技术。3种微波干燥模式下板栗片的干燥特性吴钊龙1，李欣慧2，蒙莉3，韦云伊2，李秉正1，2，4*，黄纪民1，4，黄志民1，4*（1.广西科学院 广西壮族自治区微波先进制造工程研究中心，广西 南宁 530007；2.南宁学院 食品与质量工程学院，广西 南宁 530200；3.广西科学院 广西生物炼制重点实验室，广西 南宁 530007；4.广西中科微波先进制造产业技术研究院，广西 南宁 530007）摘要：为确定更优的微波干燥模式以缩短干燥时间、降低干燥能耗，并获得外观无明显褐变的板栗片，研究固定功率连续干燥、固定功率间歇干燥和变功率连续干燥 3 种模式下，微波频率、微波功率和干燥时间对板栗片干燥特性和能耗的影响，并对较佳的微波干燥模式进行对比。结果表明，915MHz 和 2450MHz 频率下，变功率连续干燥均为最好的板栗片微波干燥模式。其中，915 MHz 频率下变功率连续模式干燥用时 120 min，单位质量微波能耗为 7.6（kW h）/kg，干燥效率为 2.22%，优于其他 2 种微波干燥模式；2 450 MHz 频率下变功率连续干燥模式用时和单位质量微波能耗分别为 60 min 和 3.3（kW h）/kg，干燥效率为 4.40%，优于其他 2 种微波干燥模式；2 450 MHz 频率的干燥用时、单位质量微波能耗、亮度 L*值和干燥效率均明显优于采用 915 MHz 微波设备的情况。因此，2 450 MHz 变功率连续微波干燥耗时短、能耗低且适应连续化生产要求，是一种具有应用前景的板栗片干燥方法。关键词：微波；板栗片；干燥模式；变功率；干燥特性；能耗Drying Characteristics of Chestnut Slices under Three Microwave Drying ModesWU Zhaolong1，LI Xinhui2，MENG Li3，WEI Yunyi2，LI Bingzheng1，2，4*，HUANG Jimin1，4，HUANG Zhimin1，4*（1.Guangxi Microwave Advanced Manufacturing Engineering Research Center，Guangxi Academy of Science，Nanning 530007，Guangxi，China；2.College of Food Science and Quality Engineering，Nanning University，Nanning 530200，Guangxi，China；3.Guangxi Key Laboratory of Biorefinery，Guangxi Academy of Science，Nanning 530007，Guangxi，China；4.Guangxi Zhongke Microwave Institute of Advanced ManufacturingIndustrial Technology，Nanning 530007，Guangxi，China）粤遭泽贼则葬糟贼：In order to determine a better microwave drying mode to shorten drying time，reduce the energyconsumption of drying，and obtain chestnut slices with no obvious browning in appearance，fixed powercontinuous（FPC-MD），fixed power intermittent（FPI-MD），and variable power continuous（VPC-MD）modeswere studied.Effects of microwave frequency，microwave power，and drying time on drying characteristics andenergy consumption of chestnut slices were analyzed under the above three modes，and better microwave dryingmodes were compared.The results showed that under the frequency of 915 MHz and 2 450 MHz，VPC-MD wasthe best microwave drying mode for chestnut slices.Specifically，the drying time of VPC-MD at 915 MHz was120 min.The microwave energy consumption per unit mass was 7.6（kW h）/kg，and the drying efficiency was2.22%，whichbothwere better thanthe other two microwave drying modes.The drying time and microwave energyconsumption per unit mass of VPC-MD at 2 450 MHz were 60 min and 3.3（kW h）/kg，and the drying efficiencywas 4.40%，which were all better than the other two microwave drying modes.VPC-MD at 2 450 MHz wassignificantly better than that at 915 MHz in terms of drying time，microwave energy consumption per unit mass，luminance L*，and drying efficiency.In conclusion，VPC-MD at 2 450 MHz showed a shorter drying time andlower energy consumption，andit was suitable forcontinuous productionrequirements，whichmade it a promisingmethod fordrying chestnut slices.基础研究53食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期板栗又名栗子、栗果，是一种壳斗科属植物，是重要的食用坚果和经济作物资源1。板栗营养价值较高，富含淀粉、蛋白质、维生素和人体所需的 8 种必需氨基酸，有“干果之王”、“铁杆庄稼”的美誉2-4。但新鲜板栗水分含量较高，新陈代谢旺盛，不耐贮藏，且被致密内皮和外壳紧密包裹，在贮藏和运输过程中易出现发芽、霉变生虫等现象5-6。因此需对新鲜板栗进行适度干燥加工处理以保持其较好的品质特性。微波是利用波长在 11 000 mm，频率在 0.3300 GHz 的电磁波，工业微波工作频率为 915 MHz 和2 450 MHz，属于非电离辐射7。微波干燥具有快速、反应灵敏、易于控制等特点，已被广泛应用于蔬菜、水果和中药材的加工8。袁源等9通过研究风干、晒干、烘干、微波干燥和冻干等干燥方式对槟榔理化性质和抗氧化能力的影响，发现微波干燥耗时最短，黄酮、多酚和槟榔碱等活性物质的得率最高。唐毓玮等10通过研究热风干燥、真空冷冻干燥和微波干燥对睡莲花茶总酚、黄酮含量及抗氧化活性的影响，发现微波干燥效率高，能较好地保留睡莲花茶中酚类物质，使其具有较强的抗氧化活性。王红利等11发现甘蓝采用微波干燥方式优于热风干燥和热风-微波联合干燥。王振帅等12发现微波干燥对朝鲜蓟粉酚类物质的保护效果最好，其干燥后的物料抗氧化能力最强，香气物质也较丰富。但只使用微波技术进行干燥，微波功率密度过大易导致物料内部局部过热而烧焦等品质问题，微波功率密度过低不能发挥微波干燥的优越性。本试验以板栗为主要研究对象，分别在 915 MHz和 2 450 MHz 下探究板栗在不同微波干燥模式下的干燥特性，分析干燥过程中温度、水分变化规律和能耗，并确定恰当的微波干燥模式和工艺参数，为板栗的加工生产提供理论和技术支持。1材料与方法1.1材料板栗：市售，平均单粒质量 8g，初始湿基含水量为50.7%，去壳、去红衣后，用旋转切片机切成厚度约为4 mm 薄片，切片后 2 h 内进行干燥处理。1.2试验设备915 MHz 微波设备：自主设计制造（结构如图 1 所示）；2 450 MHz 微波设备（Webox-A6 型）：株洲市微朗科技有限公司；手持红外热像仪（TiS10 型）：美国Fluke公司；色彩色差计（CR-10plus 型）：日本 KONICA MI原NOLTA 公司；快速水分测定仪（DHS-20A 型）：力辰科技宁波有限公司。1.3试验方法1.3.1微波干燥试验1）板栗片固定功率密度微波连续干燥分别在 915 MHz 和 2 450 MHz 下，考察微波功率密度（1.0、2.0、3.0 W/g）对板栗片微波连续干燥特性的影响。干燥过程中，当观察到板栗片开始出现褐变现象时，记录出现褐变现象的时间及对应的物料温度和湿基含水率。当湿基含水率小于 9.0%时，停止微波干燥试验并记录能耗。2）板栗片固定功率密度微波间歇干燥分别在 915 MHz 和 2 450 MHz 下，固定加热时间为 2 min、间歇时间为 1 min，考察微波功率密度（1、2、3 W/g）对板栗片微波间歇干燥特性的影响。当观察到板栗片开始出现褐变现象时，记录出现褐变现象的时间及对应的物料温度和湿基含水率，湿基含水率小于9.0%时，停止微波干燥试验并记录能耗。3）板栗片变功率密度微波连续干燥将干燥过程分为 3 个阶段，选取微波功率密度为运藻赠 憎燥则凿泽：microwave；chestnut slices；drying mode；variable power；drying characteristics；energy con原sumption引文格式：吴钊龙，李欣慧，蒙莉，等.3 种微波干燥模式下板栗片的干燥特性J.食品研究与开发，2023，44（17）：53-60，177.WU Zhaolong，LI Xinhui，MENG Li，et al.Drying Characteristics of Chestnut Slices under Three Microwave Drying ModesJ.Food Research and Development，2023，44（17）：53-60，177.1.进料区；2.传送系统；3.微波腔体；4.腔体门；5.微波抑制器；6.出料区。图 1915 MHz 微波干燥装置Fig.1915 MHz microwave drying device基础研究54食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期1、2 W/g 或 3 W/g，按微波功率密度先高后低的原则对不同阶段的微波功率密度和处理时间进行组合。结合固定功率密度连续模式和固定功率密度间歇模式的干燥曲线、干燥速率曲线、板栗片外观变化，兼顾效率和品质寻求较优的干燥参数组合。通过预试验，得到的干燥参数组合见表 1。1.3.2干基含水率的测定利用 DHS-20A 型快速水分测定仪测定板栗片的含水量，得到板栗片平均初始湿基含水率为 50.7%。板栗片干基含水率的计算公式如下13。M=mt-mm式中：M 为板栗片干燥至 t 时刻的干基含水率，%；mt为板栗片干燥至 t 时刻的质量，g；m 为绝干板栗片的质量，g。1.3.3干燥速率的测定干燥速率的计算公式如下14。D=Mt+驻t-Mt驻t式中：D 为干燥速率，g/（g min）；驻t 为相邻 2 次测定板栗片的时间间隔，min；Mt+驻t为干燥至 t+驻t 时刻板栗片的干基含水量，g/g；Mt为干燥至 t 时刻板栗片的干基含水量，g/g。1.3.4色泽的测定利用色彩色差计测定不同干燥模式制备的板栗干片亮度值（L*值）。L*值表示明暗，其值越大，产品的亮度越好，可以间接反映产品色泽的好坏15-16。每个样品测定 3 片板栗干片的 L*值，并计算平均值。1.3.5单位质量微波能耗的计算单位质量微波能耗计算公式如下17。e=P伊tm式中：e 为单位质量微波能耗，（kW h）/kg；P 为微波功率，kW；t 为微波加热时间，h；m 为除去的水分质量，kg。1.3.6干燥效率的计算干燥效率指微波干燥过程中，板栗片中的水分吸收的能量与微波源所发出的能量之比18。干燥效率的计算公式如下。浊=m伊 姿P伊 t 伊 103伊100式中：浊 为干燥效率，%；P为微波源输出功率，W；姿 为水的汽化潜热，2 257 kJ/kg；t 为干燥时间，s；m 为干燥过程中物料所失去的水的质量，kg。1.4数据分析采用 Excel 2010 整理试验数据，采用 Origin 2018.0软件制图。2结果与分析2.1板栗片固定功率密度微波连续干燥分析2.1.1915 MHz 微波设备连续干燥结果分析图 2 为板栗片在 915 MHz 下，固定功率密度微波连续干燥过程中的温度变化曲线。由图 2 可以看出，在不同微波功率密度下，板栗片温度均呈现先迅速升高后接近匀速升温的规律。在干燥终点，1.0、2.0、3.0 W/g 微波功率密度下物料的最高温度分别达到 103、122、132 益。表明微波功率密度越大，干燥过程中温度越高。表 2 为利用 915 MHz 微波设备进行固定功率密度连续微波干燥，板栗片开始出现褐变的时间、温度和湿基含水率。表 1板栗片变功率密度微波连续干燥Table 1Chestnut slice variable power density microwavecontinuous drying微波频率/MHz第 1 阶段第 2 阶段第 3 阶段9153.0 W/g，40 min 2.0 W/g，10 min1.0 W/g，直至含水率约9.0%2 4503.0 W/g，10 min 2.0 W/g，30 min1.0 W/g，直至含水率约9.0%140120100806040200050250时间/min1001502003.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g图 2915 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥过程中的温度变化曲线Fig.2Temperature variation profiles during continuousmicrowave drying of chestnut slices at a fixed power density at915 MHz表 2915 MHz 下板栗片固定功率微波连续干燥的褐变时间、温度和湿基含水率Table 2Browning time，temperature and moisture content ofwet base for continuous drying of chestnut slices at 915 MHz withfixed power microwaves微波功率密度/（W/g）褐变时间/min温度/益湿基含水率/%1.0-2.07510419.123.04310524.03注：-表示未褐变。基础研究55食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期由表 2 可以看出，微波功率密度为 1.0 W/g 时，板栗片在整个干燥过程中均未出现褐变现象；微波功率密度为 2.0 W/g 时，板栗片在 75 min 开始出现褐变现象，此时物料的温度为 104 益，湿基含水率为 19.12%；微波功率密度为 3.0 W/g 时，板栗片出现褐变现象的时间为 43 min，此时物料的温度为 105 益，湿基含水率为24.03%。微波功率密度越大，板栗片出现褐变的时间越短，褐变发生时物料湿基含水率越高。图 3 为 915 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥曲线和干燥速率曲线。从图 3（a）可以看出，微波功率密度分别为 1.0、2.0、3.0 W/g 时，板栗片湿基含水率从 50.7%降至 9.0%以下所用时间分别为 240、120、80 min，微波功率密度越高，干燥至安全储存水分含量所需时间越短。虽然采用较高微波功率密度（3.0 W/g）可明显缩短干燥时间，但当湿基含水率降低到一定程度时，物料温度过高会出现褐变现象，严重损害干制品品质。相反，采用较低微波功率密度（1.0 W/g）可避免干燥过程出现褐变现象，但整个干燥过程耗时为 3.0 W/g 时的 3 倍。从图 3（b）可以看出，微波功率密度为 1.0 W/g 时有明显的加速、恒速、降速 3 个阶段，微波功率密度为2.0 W/g 和 3.0 W/g 时有明显的加速、降速两个阶段，说明微波功率密度越大，干燥速率越快，恒速阶段不明显。主要是由于微波功率密度越大，板栗片内部的水分子吸收能量越多，水分汽化速度越快，因此物料水分降低速度也越快，当采用较大微波功率密度处理时，板栗片中的绝大部分水在初始的加速阶段就已经被脱去，所含的水分已经不能维持其干燥速度，因此恒速阶段不明显19。图 4 为利用 915 MHz 微波设备进行固定功率密度连续干燥时的板栗片的单位质量微波能耗。由图 4 可知，微波功率密度为 1.0、2.0、3.0 W/g 时的单位质量微波能耗均为 8.7（kW h）/kg。结果表明，采用较低微波功率密度（1.0 W/g）进行连续微波干燥，虽然能获得较优的板栗片外观品质（无褐变），但所需时间较长。综上，用固定功率密度对板栗片进行微波连续干燥时，微波功率密度越小，干燥时间长；微波功率密度越大时，物料未干燥充分就出现褐变现象。原因是在干燥过程中，随着湿基含水率的降低，物料吸收微波的能力越来越小，而微波提供的能量不变，因此导致干燥后期温度难以控制和品质恶化，同时还造成能量浪费20。因此，915 MHz 下，固定功率密度连续干燥难以满足板栗片高效、高品质的干燥需求。2.1.22 450 MHz 微波设备连续干燥结果分析图 5 为 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥过程中的温度变化曲线。从图 5 可以看出，在不同微波功率密度下，板栗片温度均先迅速升高后接近匀速升温。在干燥终点，1.0、2.0、3.0 W/g 微波功率密度下物料的最高温度分别达6050403020100050250干燥时间/min1001502003.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g0.0250.0200.0150.0100.005000.21.2干基含水率/%0.40.60.83.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g1.0图 3915 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥曲线和干燥速率曲线Fig.3Continuous microwave drying curve and drying ratecurve for chestnut slices at a fixed power density at 915 MHz（b）干燥速率曲线（a）干燥曲线10864201.03.0微波功率密度/（W/g）2.0图 4915 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥的单位质量微波能耗Fig.4Microwave energy consumption per unit mass forcontinuous microwave drying of chestnut slices at a fixed powerdensity at 915 MHz基础研究56食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期到 93、113、128 益。表 3 为设置固定微波功率密度，利用 2 450 MHz微波设备对板栗片进行连续微波干燥，开始出现褐变时间及所对应的温度和湿基含水率的结果。由表 3 可以看出，微波功率密度为 1.0 W/g 时，板栗片在整个干燥过程中均未出现褐变现象；微波功率密度为 2.0 W/g 时，板栗片在 50 min 开始出现褐变现象，此时物料的湿基含水率为 24.30%；微波功率密度为 3.0 W/g 时，板栗片出现褐变现象的时间为 12 min，此时物料的湿基含水率为 27.64%。微波功率密度越大，板栗片出现褐变的时间越短，褐变发生时物料湿基含水率越高，与 915 MHz 微波设备进行干燥的规律基本一致。图 6 为 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥曲线和干燥速率曲线。由图 6（a）可知，微波功率密度分别为 1.0、2.0、3.0 W/g 时，板栗片湿基含水率由 50.7%降至 9.0%以下所用时间分别为 80、50、22 min。由图 6（b）可知，3 条干燥速率曲线只有加速和降速 2 个阶段，微波功率密度越大，干燥速率越快。图 7 为利用 2 450 MHz 微波设备进行固定功率密度进行连续干燥时板栗片的单位质量微波能耗。由图 7 可知，单位质量微波能耗随着微波功率密度增大呈先上升后下降的趋势，其中微波功率密度2.0 W/g时，单位质量微波能耗最高，为 3.9（kW h）/kg；微波功1401201008060402002080时间/min40603.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g图 52 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥过程中的温度变化曲线Fig.5Temperature variation profiles during continuousmicrowave drying of chestnut slices at a fixed power density at2 450 MHz表 32 450 MHz 下板栗片固定功率微波连续干燥的褐变时间、温度和湿基含水率Table 3Browning time，temperature and moisture content ofwet base for continuous drying of chestnut slices at 2 450 MHzwith fixed power microwaves微波功率密度/（W/g）褐变时间/min温度/益湿基含水率/%1.0-2.05010424.303.01210627.64注：-表示未褐变。5040302010002080干燥时间/min40603.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g0.060.050.040.030.020.01000.21.2干基含水率/%0.40.60.83.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g1.0（a）干燥曲线图 62 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥曲线和干燥速率曲线Fig.6Continuous microwave drying curve and drying ratecurve for chestnut slices at a fixed power density at 2 450 MHz（b）干燥速率曲线432101.03.0微波功率密度/（W/g）2.0图 72 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥的单位质量微波能耗Fig.7Microwave energy consumption per unit mass forcontinuous microwave drying of chestnut slices at a fixed powerdensity at 2 450 MHz基础研究57食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期率密度 1.0W/g 时，单位质量微波能耗为 3.1（kW h）/kg；微波功率密度为 3.0 W/g 时，单位质量微波能耗降至2.6（kW h）/kg。2.1.3915 MHz 和 2 450 MHz 微波设备对比在固定功率密度微波连续干燥方式下，且微波功率密度分别为 1.0、2.0、3.0 W/g 时，采用2 450 MHz 微波设备将板栗片湿基含水率从 50.7%干燥至 9.0%以下所需的干燥时间分别为 80、50、22 min，单位质量微波能耗分别为 3.1、3.9、2.6（kW h）/kg，明显优于采用915 MHz 微波设备的相同微波功率密度的干燥时间和单位质量微波能耗。虽然固定功率微波连续干燥处理的干燥时间短，但板栗片品质差。2.2固定功率密度微波间歇干燥分析2.2.1915 MHz 微波设备间歇干燥结果分析当微波（915 MHz）功率密度为 1.0、2.0、3.0 W/g 进行间歇干燥时，从外观上看板栗片均未出现褐变现象。图 8 为 915 MHz 下板栗片固定功率密度微波连续干燥曲线和干燥速率曲线。由图 8（a）可知，板栗片干燥至湿基含水率小于9.0%所需的干燥时间分别为 310、166、126 min，与同条件下固定功率密度微波连续干燥相比，耗时更长。由图 8（b）可知，微波功率密度为 1.0 W/g 时，干燥速率曲线可分为加速、恒速和降速 3 个阶段；当微波功率密度为 2.0 W/g 和 3.0 W/g 时，干燥速率曲线只有加速和降速两个阶段，与唐小闲等21对小黄姜真空微波干燥的研究结果一致。图 9 为利用 915 MHz 微波设备进行固定功率密度进行连续干燥时板栗片的单位质量微波能耗。从图 9 可以看出，单位质量微波能耗呈先上升后下降趋势，微波功率密度 2.0 W/g 时的单位质量微波能耗最高，为 10.2（kW h）/kg。将图 4 与图 9 比较发现，与固定功率密度微波连续干燥相比，固定功率密度微波间歇干燥的单位质量微波能耗有所提高。2.2.22 450 MHz 微波设备间歇干燥结果分析当微波（2 450 MHz）功率密度为 1.0、2.0、3.0 W/g进行间歇干燥时，从外观上看板栗片均未出现褐变现象。图 10 为 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波间歇干燥曲线和干燥速率曲线。由图 10（a）可知，当微波（2 450 MHz）功率密度为1.0、2.0、3.0 W/g 进行间歇干燥时，板栗片干燥至湿基50403020100050350干燥时间/min1001503.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g2002503000.0250.0200.0150.0100.005000.21.2干基含水率/%0.40.60.83.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g1.0（a）干燥曲线图 8915 MHz 下板栗片固定功率密度微波间歇干燥曲线和干燥速率曲线Fig.8Intermittent microwave drying curve and drying ratecurve for chestnut slices at a fixed power density at 915 MHz（b）干燥速率曲线1210864201.03.0微波功率密度/（W/g）2.0图 9915 MHz 下板栗片固定功率密度微波间歇干燥的单位质量微波能耗Fig.9Microwave energy consumption per unit mass forintermittent microwave drying of chestnut slices at a fixed powerdensity at 915 MHz5040302010020120干燥时间/min40603.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g80100（a）干燥曲线基础研究58食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期含水率小于 9.0%所需的干燥时间分别为 104、72、64 min，与同条件下固定功率密度微波连续干燥相比耗时更长。由图 10（b）可知，3 条不同微波功率密度的干燥速率曲线均只有加速、降速两个阶段。图 11 为利用 2 450 MHz 微波设备进行固定功率密度进行间歇干燥时板栗片的单位质量微波能耗。从图 11 可以看出，单位质量微波能耗随着微波功率密度增大呈先上升后下降的趋势，微波功率密度2.0 W/g 时，单位质量微波能耗最高，为 4.6（kW h）/kg；微波功率密度为 3.0 W/g 时，单位质量微波能耗降至3.8（kW h）/kg，略高于同条件下固定功率密度微波连续干燥的情况，但保证了干制品外观质量。2.2.3915 MHz 和 2 450 MHz 微波设备对比分析在固定功率密度微波间歇干燥方式下，且微波功率密度分别为 1.0、2.0、3.0 W/g 时，采用 2 450 MHz 微波设备将板栗片湿基含水率从 50.7%干燥至 9.0%以下所需的干燥时间分别为 104、72、64 min，单位质量微波能耗为 3.5、4.6、3.8（kW h）/kg，明显优于采用 915 MHz微波设备的相同微波功率密度的干燥时间和单位质量微波能耗。虽然固定功率微波间歇干燥可避免板栗片褐变，但这一干燥方式仅适用于批次式干燥设备，难以应用于连续式微波干燥设备。2.3板栗片变功率密度微波连续干燥分析2.3.1915 MHz 微波设备连续干燥结果分析图 12 为 915 MHz 下板栗片变功率密度微波连续干燥曲线。从图 12 可以看出，板栗片湿基含水率由 50.7%降至 9.0%以下时，整个干燥过程用时 120 min。整个干燥过程板栗片的温度在 7090 益波动。此外，第 3 阶段将微波功率密度降至 1.0 W/g，可有效控制物料温度，全程均未出现由于热失控而导致的褐变现象。2.3.22 450 MHz 微波设备连续干燥结果分析图 13 为 2 450 MHz 下板栗片变功率密度微波连续干燥曲线。从图 13 可以看出，板栗片湿基含水率由 50.7%降0.050.040.030.020.01000.21.2干基含水率/%0.40.60.83.0 W/g2.0 W/g1.0 W/g1.0（b）干燥速率曲线图 102 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波间歇干燥曲线和干燥速率曲线Fig.10Intermittent microwave drying curve and drying ratecurve for chestnut slices at a fixed power density at 2 450 MHz图 112 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波间歇干燥单位质量微波能耗Fig.11Microwave energy consumption per mass of chestnutslices intermittently dried at a fixed power density at 2 450 MHz5432101.03.0微波功率密度/（W/g）2.0图 12915 MHz 下板栗片变功率密度微波连续干燥曲线Fig.12Continuous microwave drying curve for chestnut slices at915 MHz with variable power density6050403020100010120干燥时间/min20 30湿基含水率温度908070605040302040 50 60 70 80 90 100110第 3 阶段第 2 阶段第 1 阶段图 132 450 MHz 下板栗片变功率密度微波连续干燥曲线Fig.13Continuous microwave drying curve for chestnut slices at2 450 MHz with variable power density6050403020100010干燥时间/min2030湿基含水率温度1009080706050403020405060第 3 阶段第 2 阶段第 1 阶段基础研究59食品研究与开发圆园23 年 9 月第 44 卷第 17 期至 9.0%以下时，整个干燥过程用时 60 min。整个干燥过程板栗片的温度控制在 100 益以下。此外，经过分段干燥设计可有效控制物料温度，全程均未出现由于热失控而导致的褐变现象。2.4不同干燥模式最优条件比较结果将 3 种干燥模式下板栗片不发生褐变的最优微波干燥条件进行比较，结果见表 4。从表 4 中可以看出，变微波功率密度与最优固定微波功率密度下的干燥产品相比，L*值和干燥效率较高，且不产生褐变；将两种微波频率进行对比发现，较优条件的 2 450 MHz 固定微波功率密度连续干燥、固定微波功率密度间歇干燥、变功率密度连续干燥模式的干燥效率分别为 2.00%、0.83%、4.40%，与采用 915 MHz微波设备相比，干燥效率分别提高了 178%、80%、98%。综上所述，采用 2 450 MHz 变功率连续干燥更适合用于板栗片干燥。3结论在 915 MHz 和 2 450 MHz 频率下，通过对比 3 种干燥模式，得到最佳板栗片的干燥模式为变功率连续干燥。其中，915 MHz 频率下变功率连续干燥模式用时120 min，单位质量微波能耗为 7.6（kW h）/kg，干燥效率为 2.22%，亮度 L*值为 84.3，均优于固定功率的两种微波干燥模式；2 450 MHz 频率下变功率连续干燥模式用时和单位质量微波能耗分别为 60 min 和3.3（kW h）/kg，干燥效率为 4.40%，亮度 L*值为 84.4，用时较两种固定功率的微波干燥模式短。结果表明，2 450 MHz 频率从干燥用时、单位质量微波能耗、亮度L*值和干燥效率均明显优于采用 915 MHz 微波设备的情况。因此，连续化板栗片干燥采用 2 450 MHz 变功率连续干燥模式更佳。参考文献：1薛艾莲,夏晓霞,寇福兵,等.不同干燥方式联合熟化处理对板栗粉品质特性及微观结构的影响J.食品科学,2022,43(9):62-70.XUE Ailian,XIA Xiaoxia,KOU Fubing,et al.Effect of cookingcombined with different drying methods on the quality characteris原tics and microstructure of Chinese chestnut powderJ.Food Science,2022,43(9):62-70.2LIU C,WANG S J,CHANG X D,et al.Structural and functionalproperties of starches from Chinese chestnutsJ.Food Hydrocolloids,2015,43:568-576.3BORGES O P,SOEIRO CARVALHO J,REIS CORREIA P,et al.Lipid and fatty acid profiles of Castanea sativa Mill.Chestnuts of 17native Portuguese cultivarsJ.Journal of Food Composition and An-alysis,2007,20(2):80-89.4YANG F,HUANG X J,ZHANG C L,et al.Amino acid com