折射窗联合微波干燥技术：一种减少水果脱水时间并提高生物活性成分保留率的新型混合方法

研究人员针对水果干燥过程中时间长、生物活性成分易损失的问题，创新性地将折射窗(RW?)与微波(MW)技术结合，开发了RW-MW混合干燥系统。研究表明，该技术可将苹果片干燥时间缩短66%，同时显著提高总多酚含量(TPC)和抗氧化能力(AC)的保留率，为高品质水果脱水产品生产提供了新思路。

　　

水果作为健康饮食的重要组成部分，其新鲜状态下的生物活性成分对人体具有诸多益处。然而新鲜水果易腐败的特性促使人们通过脱水加工来延长其保质期。传统干燥技术往往面临两难选择：高温可缩短干燥时间但会导致营养成分降解，低温虽能保留更多活性成分却大幅延长加工周期。如何在保证产品质量的前提下提高干燥效率，成为食品加工领域亟待解决的关键问题。

折射窗干燥(RW?)技术因其热效率高(52-77%)、产品品质接近冻干等特点备受关注，但单独使用时仍存在优化空间。微波(MW)干燥具有加热迅速、穿透性强的优势，但易导致局部过热。将两种技术有机结合，有望发挥协同效应，实现"1+1>2"的效果。

研究人员通过系统研究揭示了RW-MW混合技术的优越性。实验采用3mm厚度的苹果片为模型，设置98℃的RW?基础条件，并叠加815W/kg和1165W/kg两种微波功率密度。通过监测干燥过程中水分含量、水分活度(a_w)、温度等参数变化，结合Fick第二定律和分数阶微积分异常扩散模型分析干燥动力学。同时测定总多酚含量(TPC)、抗氧化能力(AC)和色差(ΔE)等品质指标。

关键技术方法包括：建立RW-MW实验系统，采用Mylar薄膜作为红外透射介质；通过光纤温度传感器实时监测样品内部温度；采用AOAC标准方法测定水分含量；使用分光光度法测定TPC和AC；应用分数阶微积分模型分析干燥动力学特征。

研究结果显示：在815W/kg和1165W/kg功率密度下，RW-MW技术分别将干燥时间缩短至35分钟和20分钟，较单独RW?(60分钟)最高减少66%。温度监测发现MW的加入使苹果片内部温度升高至68.39-71.97℃，高于单独RW?的64.52℃。所有处理组最终水分含量均低于0.10g/g(湿基)，水分活度(a_w)<0.4，达到安全储藏标准。

在生物活性成分保留方面，RW-MW 700W处理组的TPC保留率高达96%(9.950±0.412mg GAE/g干基)，显著优于单独RW?的9.164±0.086mg GAE/g干基。抗氧化能力(AC)也呈现相同趋势，RW-MW处理组的AC保留率达54%，明显高于单独RW?的40.6%。色差分析显示各组ΔE值无显著差异，表明MW的引入未对产品色泽产生负面影响。

干燥动力学研究发现，RW-MW处理的表观扩散系数(D_eff)显著提高，700W和1000W功率下分别达到12.75×10^-9和11.94×10^-9 m²/s，是单独RW?(4.92×10^-9 m²/s)的2倍以上。异常扩散模型分析显示，RW?和RW-MW 1000W的α值大于1(分别为1.10和1.06)，表明存在超扩散现象；而RW-MW 700W的α值为0.95，呈现亚扩散特征。

这项研究证实了RW-MW混合干燥技术在水果加工中的突出优势：通过MW的体加热效应与RW?的表面加热协同作用，不仅大幅缩短干燥时间，还提高了热敏感成分的保留率。该技术为开发高效、节能的水果脱水工艺提供了新思路，对推动健康食品产业发展具有重要意义。研究结果发表在《Future Foods》期刊，为食品加工技术创新提供了重要参考。