體積變化的測定 - 微波輔助熱風乾燥處理對金棗蜜餞製程能源效能與其產品品質之影響

參考林（2001）之方法，試驗前用水與量筒，量測金棗的體積。

金棗乾燥後體積的測定，是將金棗與放入量筒中，求得金棗蜜餞的體

異數方式分析，比較其各樣品乾燥處理後之差異性。體積的變化則將以體積指標（%）來探討。

其公式為：體積指標（%）= 乾燥後的體積/ 乾燥前的體積× 100（%）

(五) 感官品評分析

本實驗之品評方式，採用食品官能檢查方法中之 hedonic scale 嗜好性試驗，由無經驗型品評員，直接測出對最終產品之喜愛程度或接受程度。評分時將喜歡與否感覺分為七項，即是以七分制之官能品評法（彭，1991）進行實驗，評分項目包括外觀、風味、口感、質地及整體接受性，品評員以宜蘭大學食品科學系學生30名進行評分。

(六) 統計分析

將實驗分析所得之數據及喜好性品評分數，利用SAS10.0版套裝軟體(SAS Institute Inc., Cary , NC, USA)，以單因子變異數分析（One-way ANOVA）進行各種成分數據之統計分析。所得之結果以鄧肯氏多變域測定法（Duncan’s multiple range test），鑑定各樣品間差異是否具有顯著性（p < 0.05）。

肆、結果與討論

一、微波乾燥、一階段與二階段熱風乾燥之金棗蜜餞的物性、感官品評、耗能及製程時間分析

(一) 在一階段熱風乾燥部分

圖一為在不同溫度熱風乾燥處理下，金棗溫度的上升趨勢。Riva 等（1991）指出在熱風乾燥初期時，大部分物料之溫度會快速地升溫，

達到與外界接近的溫度。由於在初期乾燥，外界的熱能主要提供作為自由水的蒸發，因此物料的溫度會低於熱風溫度。

圖二為 40℃、50℃、60℃三種不同溫度熱風乾燥下，金棗蜜餞製程乾燥曲線之比較。從結果顯示，隨著溫度提高，所需熱風乾燥時間相對減少。其中在 40℃熱風乾燥時需費 45 小時來達到要求之含水量 30%，而在使用相同之乾燥設備下，50℃熱風乾燥時間為 24 小時；60℃

熱風乾燥需費 18 小時。表一為不同熱風乾燥溫度條件下，其金棗蜜餞色澤物理性質的差異，結果顯示以愈高乾燥溫度處理，其色澤外觀都相對較差，收縮現象也較明顯。然而在 40℃較低溫度乾燥時，需要的乾燥時間及消耗能量相對過多，因此在接續實驗中，金棗的熱風乾燥溫度選擇以 50℃來進行。

圖三為 50℃溫度熱風乾燥下，金棗蜜餞製程乾燥速率曲線。從圖

中可以看到，其乾燥曲線並無明確之恆率期，可能是由於水分擴散會影響乾燥機制的緣故。在乾燥期間，金棗蜜餞乾燥速率會持續的減緩，

而在含水率達至 50% 時，其乾燥速率有明顯減緩的現象，推測此階段金棗表面已有硬化現象發生。

(二) 在二階段熱風乾燥部分

為了使金棗蜜餞整體有較佳的外觀、質地、感官品質，現今蜜餞

乾燥製程大多採二階段的熱風乾燥方法。從前面熱風乾燥過程的變化趨勢圖可得知，金棗蜜餞的主要乾燥過程並非恆率乾燥階段，而是減率乾燥期。在前期乾燥階段，金棗的乾燥速率會一直隨時間而持續變慢，直到接近50% 水分階段，其乾燥速率變慢的趨勢漸緩。在此階段中，金棗表面已有硬化現象發生，其乾燥的速度已明顯變慢，因此本實驗選擇在此乾燥階段（6.5小時）開始進行二段乾燥。圖四為金棗蜜餞製程一階段與二階段熱風乾燥條件下之乾燥曲線比較，如圖中所示，二階段的方式由於會在乾燥途中（6.5小時）取出，將其放置15小時使金棗達到整體水分均化的作用，使水分由物料內層向外層擴散

（盧，1995）。惟此製程如表二顯示，金棗蜜餞的整體乾燥製程時間將相對的提高，同時為使其水分產生均化作用必須降溫進行，在取出降溫之熱量損失及再次乾燥之升溫，會使製程的所需能耗增加。而在

比較金棗蜜餞以一階或二階段乾燥方式之產品，其在物性上的差異如表三所示，結果顯示二階段的改良乾燥方式，其產品色澤相對一階段乾燥有顯著性提高。另產品接受性測試如表四所示，結果顯示二階段乾燥的金棗蜜餞有較高的接受性。

(三) 微波乾燥

圖五為金棗微波時的溫度上升圖，在初期微波產生的熱能促使金棗快速升溫，而在乾燥後段，溫度的上升速度漸緩，其中可能是經過微波加熱後，物料本身的溫度大於外界環境的溫度，使物料的熱量散發至較低溫的空氣中。而另一種可能是在乾燥初期，當達到水分蒸發溫度後，大部分微波產生的熱能都用於水分蒸發。

圖六為以不同微波功率（200、500、700 W）加熱處理金棗蜜餞之乾燥曲線，結果顯示隨著微波功率越大，其乾燥速度也相對越快。另表五中可知不同微波功率對乾燥製程時間及耗能影響，結果顯示在耗能效率方面，當微波功率愈高其完成產品乾燥需要電量相對越低，其中700 W功率相對比200 W功率微波加熱乾燥減少28.6% 耗能。

另經由微波乾燥之產品製程，不論以何種功率的微波乾燥，產品的外觀會因為糖漬後的金棗仍含有過多的水分，而會造成微波加熱中，

使果實內部汁液的流失。另外過度的微波乾燥處理，也較為容易造成

果皮的焦黑現象，因此不適合直接將微波應用於金棗蜜餞乾燥製程。

二、金棗蜜餞製程中，微波導入處理時間對蜜餞乾燥製程時間、耗能及物性分析

本實驗是在熱風乾燥階段中，當金棗需要取出作水分均化時改為使用微波處理，以提高蜜餞乾燥製程的效率。圖七為不同微波處理條件對金棗製程乾燥曲線之影響，實驗中先將糖漬完成金棗以 50℃熱風乾燥處理 6.5 小時，接著再進行微波的處理，而微波條件的設定是根據物料中水分移除的多寡來決定，當微波處理時間越長，水分的移除相對越多。實驗中分別移除每 kg 金棗中約 10 g、100 g、200 g 之水分，最後再以同樣溫度熱風乾燥進行後續乾燥來達到成品最終含水率 30%。

從圖中可以看到當微波處理除去越多水分，其乾燥曲線下降的趨勢會越明顯。

(一) 乾燥時間及耗能的分析

表六為不同微波處理條件導入乾燥製程中對金棗蜜餞製程時間之影響，結果顯示隨著微波使用功率的強度提高，整體乾燥需要時間也會相對下降。在以微波處理移除水分 10 g/kg 金棗（H6.5M10），由於此步驟主要在於加熱樣品，對於樣品之含水率並無明顯的改變，然而在後續的熱風乾燥速度有明顯加快，與二階段熱風乾燥製程相比，整

體乾燥時間節省了 52.0%。而當微波處理移除水分 100 g/kg 金棗

（H6.5M100）時，此時除了本身樣品含水率已有下降，其乾燥速度也有明顯的加快，整體乾燥時間節省了 69.2%。另在以微波處理除去水分 200 g/kg 金棗（H6.5M200）條件下，其整體乾燥時間節省了 72.8%。

而能夠加速乾燥的原因，可能是由於樣品在微波作用下，短時間內部水分迅速汽化，向表面移動，形成無數的微細孔隙，使組織疏鬆膨化，

同時使得後續之熱風乾燥速度變快（Kostaropoulos et al., 1995）。

設備的電功率及製程時間是決定用電量的兩大因素。電功率是指單位時間內的能量轉移或是作功的速率，其單位是瓦（W），因此電功率通常以瓦數來表示。隨著乾燥設備處理時間越長，製程所消耗的電量也會越高，因此乾燥處理較短的過程，才能夠減少製程的耗能。

表七為不同微波處理條件導入乾燥製程中對金棗蜜餞製程耗能分析結果，包括熱風及微波乾燥處理總共需要的電力，並以二階段熱風乾燥製程產品（H-II）所需耗能來做對照。隨著微波使用強度提高，整體乾燥需要的耗能也相對下降。當以微波處理移除水分 10 g/kg 金棗

（H6.5M10），相較於二階段熱風乾燥製程產品（H-II），其製程可減少 21.3% 的電力；而在以微波處理除去水分 100 g/kg 金棗

（H6.5M100）、200 g/kg 金棗（H6.5M200），其製程可減少的電力分 別為47.0%、50.1%，兩種乾燥方式的耗電量並無顯著性差異。

(二) 對金棗蜜餞物理性質的影響 1. 色澤的分析

表八可以看到不同微波處理條件導入乾燥製程中對金棗蜜餞之 L、a、b 值變化之影響，結果顯示金棗蜜餞在經過微波乾燥製程處理後，其色澤（L、a、b 值）皆會改變。相對於二階段熱風乾燥，以微波處理移除水分 10 g/kg 金棗（H6.5M10），其產品色澤只有亮度（L 值）明顯上升。另在以微波處理移除水分 100g /kg 金棗（H6.5M100），

其產品色澤（L、a、b 值）明顯維持最高，這可能是因為微波處理對於色澤破壞較低，使得微波處理樣本色澤改變較小。而在以微波移除水分 200 g/kg 金棗（H6.5M200），其產品色澤（L、a、b 值）反而下降，推測可能是過度的微波加熱而使色澤受到影響。而從結果顯示，

只要有經過微波處理之樣品其亮度（L 值）皆有提升之現象。

2. 硬度的分析

從前面得到的結果所顯示，二階段熱風乾燥產品由於經過水份均化的作用，相對於一階段熱風乾燥產品其硬度有明顯的降低（表三）。

從表八可以看到不同微波處理條件導入乾燥製程中對金棗蜜餞硬度之影響，當以微波移除水分 10 g/kg 金棗（H6.5M10）條件時，其產品硬度為 4.06 kg，介於一階及二階段熱風乾燥產品之間。而以微波移除水

分 100 g/kg 金棗（H6.5M100）、200 g/kg 金棗（H6.5M200）條件時，

其製作產品之硬度與二階段熱風乾燥產品相比，分別減少了 50.09%、

49.63%。硬度降低的關係可能是由於微波加熱後，使組織遭受破壞較大，致使樣品軟化（Wang，1995）。當此兩種微波乾燥條件導入金棗蜜餞製程，兩者製作產品的硬度無顯著性差異，推測可能在一定微波處理程度下，已能使樣品完全軟化。

3. 體積收縮率的分析

表八可以看到不同微波處理條件導入乾燥製程中對產品體積收縮之影響，其體積變化以乾燥前之糖漬金棗作為體積基準。根據結果顯

在文檔中微波輔助熱風乾燥處理對金棗蜜餞製程能源效能與其產品品質之影響 (頁 52-91)