[发明专利]超声波强化高压脉冲电场的果蔬渗透脱水装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种果蔬脱水装置及方法，尤其是涉及一种超声波强化高压脉冲电场的果蔬渗透脱水装置及方法。

背景技术

水分传输速率和干燥介质温度的升高都可加快食品干燥速度，所以常见的果蔬干燥方式有热风干燥、微波干燥、远红外干燥等都是非常行之有效的干燥方法，不同的干燥方式也各有优劣。但是上述的干燥方法都是基于热传输的干燥方法，随之而来的是诸多不良结果。当物料在干燥受热时，细胞组织被破坏后，很多酚类的氧化酶会转变为醌，醌形成积累后很快聚合为褐色色素，从而引起组织褐变，严重影响果蔬感官品质，同时很多营养成分都是热敏感物质，热干燥会严重损害营养成分，导致营养成分大大降低。因此，现代干燥技术研究的重要发展方向就是如何最小程度地改变物料的物理和化学性质，减少干燥时间，提高干燥品质，即非热干燥技术。高压脉冲电场技术作为其中的一员，瞬间高压电场可使细胞膜瞬间击穿，提高物料表面水分的传输速度，同时不影响品质，所以异军突起，受到了国内外的诸多关注。同时超声波的空化及机械效应可有效的强化物料内部的水分扩散速率。

然而，目前现有技术大多单纯采用渗透液脱水，而一些用于果蔬脱水的高压脉冲电场处理装置仅仅提供单一的高压脉冲场，缺乏基于高压脉冲和超声波的耦合物理场技术的果蔬干燥技术。

发明内容

针对目前果蔬干燥技术的不足，本发明的目的在于提供一种超声波强化高压脉冲电场的果蔬渗透脱水装置及方法，解决目前普遍采用的高压脉冲电场处理装置的不足之处，利用高压脉冲和超声波的耦合物理场，对果蔬物料进行协同干燥。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤如下：

一、一种超声波强化高压脉冲电场的果蔬渗透脱水装置：

包括支架、外壳、果蔬处理室、高压脉冲电场发生源、超声波辐射源、霍尔传感器、温度传感器、仪表盘、果蔬槽、调节杆、悬臂梁；外壳底部安装有进行支撑的支架，在外壳内的果蔬处理室内部装有高压脉冲发生源和超声波辐射源；

高压脉冲电场发生源：包括连接高压电两端的高压电极板和接地电极板，接地电极板平行固定安装在果蔬处理室下部，高压电极板通过调节杆安装在果蔬处理室上部；

超声波辐射源：包括超声波发生器、换能器和振动板，换能器通过悬臂梁固定在高压电极板和接地电极板之间，振动板固定在换能器上；

果蔬槽置于振动板上，果蔬槽的底面与振动板的顶面紧贴接触，果蔬槽内置有渗透液和果蔬；高压电极板和接地电极板之间的果蔬处理室内壁上安装有霍尔传感器和温度传感器，外壳上设有实时监测温度和电场的仪表盘，霍尔传感器和温度传感器连接到仪表盘上实时显示采集到的电场强度和温度。

所述的调节杆包括下端连接在高压电极板上的螺杆和轴向固定在外壳上的螺筒，螺杆上端穿过外壳连接螺筒，通过旋转调节杆的螺筒使得螺杆上下移动，调节高压电极板和接地电极板之间的距离。

所述的外壳侧面开有用于将果蔬槽水平装入的矩形槽。

所述的高压电极板和接地电极板均为不锈钢平板电极。

所述的果蔬处理室的周围内壁和果蔬槽均采用食品级的聚四氟乙烯材料。

二、一种超声波强化高压脉冲电场的果蔬渗透脱水方法，包括以下步骤：

1）果蔬放入：将渗透液和果蔬置入果蔬槽内，果蔬槽底部与振动板上表面接触；

2）灭菌：根据果蔬的属性和数量设定灭菌的高压脉冲电场强度和超声波强度，高压脉冲电场施加在高压脉冲电场发生源的高压电极板和接地电极板之间，超声波通过超声波发生器和换能器施加，通过第一次高压电和超声波处理杀灭果蔬和渗透液中的微生物：

3）脱水：根据果蔬样品的目标含水率设定脱水的高压脉冲电场强度和超声波强度，高压脉冲电场施加在高压脉冲电场发生源的高压电极板和接地电极板之间，超声波通过超声波发生器和换能器施加，通过第二次高压电和超声波处理进行果蔬的脱水；利用高压脉冲电场对细胞壁的击穿作用，加速果蔬表面水分向渗透液扩散，并利用超声波的空化作用，强化果蔬内部水分扩散速率；

4）监控：安装在果蔬处理室内的霍尔传感器和温度传感器实时采集电场强度和温度，并连接到外壳外的仪表盘实时监控，当电场强度和温度出现偏差时通过调节杆和超声波发生器进行调节；

5）取出样品：将果蔬槽取出；

6）清洗：将果蔬样品和渗透液从果蔬槽中取出，果蔬槽用自来水清洗。

所述的高压脉冲电场强度通过旋转螺筒上下调节螺杆位置，从而调节高压电极板和接地电极板之间的距离而实现调节。