一种分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法

本发明属于农产品深加工，具体涉及一种分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法。

背景技术：

1、番茄，又名西红柿，是茄科茄属的一年生草本植物。番茄营养丰富，味道鲜美，色泽亮红，是世界最受欢迎和种植最为广泛的蔬菜作物之一。其内部含有许多营养成分，包括蛋白质、脂肪、番茄红素、抗坏血酸与一些金属离子等，这些物质不仅能满足人们日常所需的各种营养成分，还提供许多生理功能。其中，番茄红素作为一种强抗氧化剂，具有抗氧化、抗癌、降血脂等生理功能，被广泛运用于保健食品、医药、化妆品等领域。

2、番茄干燥是一个复杂的热质传递过程，伴随着水分的脱除，活性成分、营养成分会大量流失，颜色形貌也会发生变化，导致产品品质下降。番茄片常见的干燥工艺有热风干燥、冷冻干燥、真空干燥等。冷冻法、真空法可获得较高的干燥品质，但其干燥成本过高，仅适合于高附加值产品。番茄红素在高温条件下可发生反应降解和结构转变，热风干燥破坏了番茄中的天然活性物质，番茄红素的保留率较低。新鲜番茄中，番茄红素含量约50mg/100g，依据不同的干燥方法和干燥温度，demiray等人（lwt, 50: 172-176, 2013）、athanasia等人（lwt, 38: 479-487, 2005）分别对番茄切半或番茄酱进行干燥实验，干燥后的番茄红素保留率仅为10至20%。研究发现，番茄红素异构转变、氧化反应等均受温度影响，温度越高，番茄红素分解越快。

3、针对番茄保质干燥问题，本领域技术人员需研发一种新的番茄干燥工艺或干燥工艺参数，获得更高的番茄红素保留率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，以提高现有的干燥番茄品质。

2、本发明公开了一种分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，包括以下过程：

3、s1、番茄预处理：选择新鲜的番茄作为原料，清洗后切片；

4、s2、高温干燥：将s1得到的番茄切片平铺置于料盘，进行高温薄层热风干燥，直至临界含水量；

5、s3、低温干燥：将s2得到的高温干燥后的番茄片堆积于干燥设备中，采用低温厚层热风干燥，直至干燥完全。

6、优选地，在s1中，切片厚度控制为2~20mm，优选10~20mm。如切片太薄，则增加切片难度，且s2中一次干燥的番茄切片数量过少；如切片太厚，则水分不易迅速挥发，增加干燥处理时间。

7、优选地，在s2中，高温热风干燥温度为70~100℃，优选100℃，相对湿度0~40%，干燥时间为120~140min。由于新鲜番茄中的干基含湿量超过20，即新鲜番茄中1千克干物质含有20千克以上的水。需要将番茄切片单层平铺进行干燥，使番茄中的游离水迅速蒸发，直至临界含水量。高温热风干燥过程中番茄红素的流失以扩散为主，损失速度较慢。因此选择较高的干燥温度，以缩短高温干燥时间。

8、优选地，在s2中，临界含水量为干基含湿量0.5~5.0。即高温干燥结束后，番茄片中1千克干物质含有0.5~5.0千克的水。此时番茄片中的游离水基本干燥完全，残留的水以结合水的形式存在。临界含水量与干燥温度有关，由实验曲线测定。

9、优选地，在s3中，低温干燥温度为60℃，相对湿度0~40%，番茄片堆积厚度为5~50cm，干燥时间为150~160min。这一阶段番茄红素流失以反应降解为主，需要降低干燥温度，防止番茄红素在干燥过程中急剧减少。

10、优选地，在s3中，干燥完全的番茄片的含水率≤10%，为存储所需含湿量。

11、优选地，在s2和s3中，干燥采用热风、微波、热泵或其它加热方式。

12、优选地，在s3中，干燥完全番茄片的番茄红素保留率为28~40%。

13、两段式干燥的原理如下：

14、干燥过程中，番茄切片内部的自由水和结合水之间相互转换。自由水随干燥过程逐渐向外扩散，而结合水在干燥初期基本稳定，随后呈现先增加后减少的趋势。自由水和结合水相互转变，导致番茄红素随含水量减少呈现非线性变化关系，存在一个临界值，将番茄红素含量流失过程分为两个阶段：平缓阶段和急速阶段，如图1所示。在平缓阶段，番茄红素流失以扩散为主，即番茄红素随水分从内往外扩散；而在急速阶段，番茄红素流失以反应降解为主，即番茄红素与内部结合水/自由水发生反应。

15、干燥处于第一阶段时番茄红素含量变化较小，而进入第二阶段会导致番茄红素含量急剧减少。为提高干燥速率，需在第一阶段提高温度，加快水分流失。为提高番茄红素保留率，需在第二阶段降低温度，降低番茄红素的反应降解速率。

16、临界含水量受干燥温度和切片厚度的影响，温度越高、切片越厚，临界含水量越大，可在实验室内通过番茄红素流失曲线确定。对于厚度为5mm的切片，不同干燥温度（t=60℃、80℃和100℃）样品对应的临界含水量分别为0.80、1.39、3.14。在60℃时，不同切片厚度（δ=3mm、5mm和7mm）对应的临界含水量分别为1.14、1.54、3.19。其它温度和厚度的番茄片，可通过插值法或外延法计算得到。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

18、在热风干燥过程中，水分吸收热量，然后扩散至表面蒸发。因此，风温越高，干燥速率越快。然而，高温时番茄红素会快速降解。因此，如何提高番茄红素含量，并缩短干燥时间，是一个重要问题和难点。目前，番茄采用晾晒，干燥时间需要2-4天；而采用烘房热风干燥，时间约3-5小时。本发明采用两段式干燥工艺，在大幅缩短干燥时间的同时，改善干燥品质，番茄干中番茄红素含量可提高20%~50%。

技术特征：

1.一种分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，包括以下过程：

2.根据权利要求1所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s1中，切片厚度控制为2~20mm。

3.根据权利要求2所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s1中，切片厚度为10~20mm。

4.根据权利要求1所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s2中，高温热风干燥温度为70~100℃，相对湿度0~40%，干燥时间为120~140min。

5.根据权利要求1所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s2中，临界含水量为干基含湿量0.5~5.0。

6.根据权利要求1所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s3中，低温干燥温度为60℃，相对湿度0~40%，番茄片堆积厚度为5~50cm，干燥时间为150~160min。

7.根据权利要求1所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s3中，干燥完全的番茄片的含水率≤10%。

8.根据权利要求1所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s2和s3中，干燥采用热风、微波、热泵或其它加热方式。

9.根据权利要求1所述的分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，其特征在于，在s3中，干燥完全番茄片的番茄红素保留率为28~40%。

技术总结
本发明提供一种分段式番茄红素高保留率的番茄干燥方法，属于农产品深加工技术领域，包括以下过程：S1、番茄预处理：选择新鲜的番茄作为原料，清洗后切片；S2、高温干燥：将S1得到的番茄切片平铺置于料盘，进行高温薄层热风干燥，直至临界含水量；S3、低温干燥：将S2得到的高温干燥后的番茄片堆积于干燥设备中，采用低温厚层热风干燥，直至干燥完全。上述过程中，先采用高温将番茄快速干燥至临界含水量，再采用低温厚层干燥，获得高品质干燥产品。临界含水量通过实验测定，为番茄干燥过程番茄红素随含湿量非线性变化的转变点。采用该干燥工艺，可实现较高的番茄红素保留率，同时缩短干燥时间、降低干燥成本。

技术研发人员：刘传平,张培昆
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10