微波真空与真空冷冻干燥的组合应用
微波真空技术及其在干燥红枣片中的应用研究
微波真空技术及其在干燥红枣片中的应用研究摘要文章介绍了微波真空干燥技术的原理及特点以及在干燥红枣片中的应用。
微波真空干燥技术联合了微波干燥技术和真空干燥技术的优点，分析了微波真空干燥技术的应用现状，并提出了一些可行性意见。
关键词微波真空技术；干燥；红枣片；意见国家自然科学基金，南疆红枣干燥品质变化的介电特性模型机理与优化调控策略研究。
红枣甘甜可口，富含充足的营养成分，被称为“补品王”。
医用价值高，其成分可预防多种疾病。
我国是红枣的原产地，在很早以前就有种植红枣的历史，且种植范围广、品种多，其产量位居世界第一，大量出口海外各国。
然而，红枣采摘后容易受到环境影响导致发霉，在红枣制成干后更有益于红枣的保存。
当前的热风干燥法不能很好保存红枣片所含成分，且干燥效率低。
微波真空技术能够在低温环境下对红枣片快速干燥，节能高效。
因而，微波真空干燥技术的发展刻不容缓。
1 微波真空干燥的原理磁控管的径向加上直流电，形成电场，轴向加直流的磁场，产生微波后经波导传输至干燥机腔体[1]。
在加热机理上，微波干燥不同于普通的干燥方法，如热风干燥、远红外干燥、太阳能干燥。
微波从不同方向对红枣辐射，穿过红枣里面空间时，该空间内的极性分子，如水等随着微波自身频率产生同步自旋和晃动。
这因为极性分子在做高速自旋运动，此时红枣里面空间由于摩擦产生大量热量，因此红枣的内外温度骤然上升，存在于红枣内外众多水分子经表面蒸发而出，实现对红枣的干燥[2]。
在真空条件下，红枣内水分的沸点随着真空度的上升而下降，通过汽化而出。
随着真空度的不断升高，水的沸点不断降低，使红枣水分由内向外产生推动力，加快了水分的迁移速度。
结合微波加熱，可使红枣快速干燥[3]。
2 微波真空干燥的特点2.1 品质高微波真空干燥在低温、少氧的条件下，能保证红枣所含热敏性和易被氧化成分不被热解和氧化。
因此能够较好的保存色泽、香度和风味，提高红枣品质。
2.2 加热均匀、成本低、能耗低红枣内外同步受热，保证了干燥的均匀性。
微波冷冻干燥技术与应用
Food Science and Technology 食品科技
微波Байду номын сангаас冻干燥技术与应用
Microwave Freeze Drying Technology and Application
◎ 牟婧婧 （青海大学农牧学院，青海 西宁 810016）
Mu Jingjing （College of Agriculture and Animal Husbandry, Qinghai University, Xining 810016, China）
摘 要：冷冻干燥技术作为一种新型的加工技术，主要应用于高附加值的食品、生物制品等方面，但是由 于冷冻干燥周期长、成本高、能耗大、生产力小，无法将该技术推广到普通食品的生产加工中。因此，食品工 业界急需一种新的技术来弥补甚至消除冷冻干燥技术的缺陷，既能在低温下极大地保留食品的营养成分及色香 味，又能降低生产成本，缩短干燥时间，提高干燥速率。因此，本文对微波冷冻干燥技术展开了研究与讨论， 微波干燥技术具有升温速度快、整体加热、加热均匀等优点，将两种技术结合在一起，可克服各自原有的缺点， 实现技术的优化，进而应用于更多食品的生产加工。
际市场上的价格为采用热风干燥方法生产的脱水果蔬 的 4 ～ 6 倍 [1]。但是冷冻干燥的干燥时间长、能耗大、 成本高等问，一些生产厂家宁愿选择保守落后的热风 干燥技术。微波冷冻干燥技术一定程度上减轻了上述 问题，优化了果蔬的干制加工技术，保障产品质量。
Key words：Microwave technology; Freeze; Food industry
中图分类号：TS205
1 微波冷冻的原理
食品微波真空干燥技术研究进展
食品微波真空干燥技术研究进展一、本文概述随着科技的不断进步，食品干燥技术也在持续革新，其中，食品微波真空干燥技术作为一种新型的食品干燥方式，近年来受到了广泛关注。
本文旨在全面综述食品微波真空干燥技术的研究进展，以期能为食品工业的发展提供有益的参考。
本文将首先介绍微波真空干燥技术的基本原理和特点，阐述其在食品干燥中的应用优势，包括干燥速度快、产品品质高、节能环保等。
接着，文章将回顾食品微波真空干燥技术的研究历程，包括国内外在该领域的研究现状和取得的重要成果。
然后，将重点讨论食品微波真空干燥技术在不同类型食品中的应用，以及应用过程中遇到的关键问题和解决策略。
文章将展望食品微波真空干燥技术的未来发展趋势，以期为食品工业的技术升级和产业发展提供新的思路和方向。
通过本文的综述，我们期望能够加深对食品微波真空干燥技术的理解，推动其在食品工业中的广泛应用，也为食品科技工作者和研究者提供有益的参考和启示。
二、微波真空干燥技术的基本原理微波真空干燥技术结合了微波加热和真空干燥两种技术的优势，其基本原理在于利用微波能量直接作用于物料内部的极性分子，使其在高频电磁场的作用下快速振动并产生热能，从而达到加热干燥的目的。
在微波真空干燥过程中，物料被放置在微波谐振腔内，受到微波电磁场的作用。
微波能量穿透物料，直接作用于物料内部的极性分子，如水分子的偶极子。
这些偶极子在微波电磁场的作用下快速旋转和振动，摩擦产生热能，使物料温度升高。
同时，由于真空环境的存在，物料表面水蒸气压力降低，水的沸点也随之降低，从而实现了在较低温度下对物料的干燥。
微波真空干燥技术的基本原理决定了其具有加热均匀、热效率高、干燥速度快、能耗低等优点。
由于微波加热是内部加热方式，物料内外受热均匀，避免了传统干燥方法中的热传导和热对流引起的温度梯度，从而减少了物料干燥过程中的变形和开裂现象。
然而，微波真空干燥技术也存在一些局限性，如对于某些非极性物料或含水量较低的物料，微波加热效果可能不佳；微波加热可能会引起某些物料的热敏性成分发生变化，从而影响其品质。
真空冷冻干燥和热泵—微波联合干燥工艺的实验
真空冷冻干燥和热泵—微波联合干燥工艺的实验真空冷冻干燥和热泵—微波联合干燥工艺的实验本文分别以栉孔扇贝、荔枝以及罗非鱼为原材料,对真空冷冻干燥与热泵-微波联合干燥两种干燥方法的工艺特性进行了研究。
在真空冷冻干燥工艺研究中,以栉孔扇贝闭壳肌为实验材料,在冻干过程中采用两次变温和一次变压的过程参数调节法进行冻干实验,结果表明:第一次变温时的物料中心温度对冻干样品的复水率和能耗是有影响的,当物料中心温度为1℃时进行第一次变温调节,样品的复水率和复水速度最快,品质最好,且干燥能耗也最少。
在单因素试验基础上,通过五因素四水平的正交试验,得出了各工艺参数影响冻干能耗及产品品质的主次关系为:加热板第一高温﹥加热板第二高温﹥干燥室低压﹥加热板低温﹥干燥室高压,各因素的最佳组合是C4E1B3D3A1,即加热板第一高温为33℃,第二高温为39℃,干燥室低压为40 Pa,加热板低温为36℃,干燥室高压为60 Pa。
利用热泵干燥装置进行荔枝干燥实验,以综合感官评价指数为评价指标,单因素法考察了烫漂时间及L-半胱氨酸(L-Cys)、柠檬酸和Vc等健康环保护色剂的含量对荔枝干护色效果的影响,并用四因素三水平的正交实验优化了护色工艺。
结果表明,烫漂时间和护色剂的含量均能显著影响荔枝干的色泽和形态,影响的主次顺序是:烫漂时间L-Cys柠檬酸Vc,优化后的护色工艺参数是:烫漂时间160s,L-Cys含量0.2%,柠檬酸含量5%,Vc含量0.1%,优化条件下感观评价指数达到23.5。
以荔枝为实验材料,进行热泵-微波联合干燥的实验研究。
首先利用热泵干燥装置进行了干燥实验,得出了在恒定干燥条件下荔枝的干燥曲线和干燥速率曲线,并据此确定了热泵-微波联合干燥的水分转换点参数水平。
并通过三因素三水平正交实验,以感官综合性能指数为评价标准,研究了热泵干燥温度,热泵-微波转换点水分含量及微波干燥时间对热泵-微波联合干燥荔枝品质的影响。
结果表明:热泵干燥温度是影响荔枝干品品质的主要因素,其次是热泵-微波转换点水分含量,最后才是微波干燥的时间。
4种不同的干燥处理对草果挥发性成分的影响
4种不同的干燥处理对草果挥发性成分的影响草果是一种广泛使用的香料和药材。
由于草果的挥发性成分对其品质和使用效果具有重要影响，因此了解不同干燥处理方法对草果挥发性成分的影响至关重要。
本文将探讨4种不同的干燥处理（晾晒、锅炉烘干、微波干燥和真空冷冻干燥）对草果挥发性成分的影响。
首先，在晾晒处理中，草果经过自然晾晒的干燥方式。
晾晒处理是中国主要的草果干燥方法之一。
研究表明，晾晒处理可能会导致草果挥发性成分的流失。
通过十六烷基乙酸酯（C16）的测量，晾晒处理的草果中含量最低，而且其芳香烃类化合物含量也较低。
因此，晾晒处理可能会对草果的质量产生不利影响。
其次，在锅炉烘干处理中，草果在热锅中进行烘干。
锅炉烘干是草果干燥的一种常见方法。
研究显示，锅炉烘干处理可能会增加草果挥发性成分的含量。
在锅炉烘干处理中，芳香烃类化合物和单萜类化合物的含量增加了近20％。
因此，锅炉烘干处理可能是增加草果质量的一种适宜方法。
第三，在微波干燥处理中，草果通过微波干燥进行处理。
微波干燥是一种较为新颖的干燥方法。
研究表明，微波干燥处理可能对草果挥发性成分的含量没有太大影响。
微波干燥处理的草果中含C16的数量与晾晒处理的草果相近。
然而，另一个研究显示，微波干燥的草果可能含有更高量的芳香烃类化合物。
因此，微波干燥处理应该作为草果干燥的一种备选方法。
最后，在真空冷冻干燥处理中，草果通过真空和低温进行干燥。
真空冷冻干燥是一种草果干燥的高端方法。
研究表明，真空冷冻干燥处理对草果挥发性成分的含量几乎没有影响。
真空冷冻干燥处理的草果中含有高量的芳香烃类化合物和单萜类化合物，表明它是一种保留草果质量的优秀方法。
综上所述，不同的干燥处理方法对草果挥发性成分的影响存在不同。
锅炉烘干处理可能是增加草果质量的一种适宜方法，而晾晒处理可能会对草果的质量产生不利影响。
微波干燥处理可以作为草果干燥的一种备选方法。
真空冷冻干燥处理表现出优秀的草果保留能力。
未来的研究需要更深入地探究这些干燥方法对草果品质的影响，以制定出更完善的草果加工干燥方法。
微波技术在食品加工中的应用
微波技术在食品加工中的应用概述微波技术是一种高频电磁波技术，被广泛地应用于食品加工领域。
相比于传统的热处理技术，微波技术有着更快的加热速度、更高的加热效率以及更加均匀的加热效果等诸多优势。
微波技术在食品加工中的应用，可以大大提高食品的品质，并且可以节约时间和成本。
一、微波技术在食品加热中的应用1. 微波速冻技术微波速冻技术是一种高速冷冻技术，它可以在极短的时间内将食品迅速冷冻，使得食品的营养成分得以保存。
同时，由于微波技术可以加速食品内部的温度升高，从而促进了食品中水的结冰速度，实现了食品快速冷冻的目的。
2. 微波真空干燥技术微波真空干燥技术是一种高效率的干燥技术，它可以通过微波能量使食品中的水分得以快速蒸发而达到干燥的目的。
与传统的干燥方法相比，微波真空干燥技术可以大大减少干燥时间，同时还可以更好地保留食品中的营养成分。
3. 微波加热技术微波加热技术是一种高效率的加热方法，它可以快速加热食品并且可以有效地控制食品的加热温度和时间，从而实现更好的加热效果。
同时微波加热技术还能避免传统加热方法中常见的“边热中心冷”的问题，从而能够更好地保持食品的质量和口感。
4. 微波杀菌技术微波杀菌技术是一种高效率的杀菌技术，它可以通过微波能量破坏细菌的细胞壁，从而达到杀菌的目的。
相比于传统的杀菌方法，微波杀菌技术可以大大缩短杀菌时间，并且可以更加均匀地杀灭食品中的细菌。
二、微波技术在食品加工中的优点1. 高效率微波技术的加热速度非常快，可以在极短的时间内将食品均匀地加热或冷冻。
同时微波技术可以有效地控制加热温度和时间，从而可以更好地保持食品的质量和口感。
2. 节约能源微波技术比传统的热处理方法更加节能。
传统的加热方法需要大量的能源来加热食品，而微波技术可以利用微波能量直接将食品内部的水分加热，从而节约能源。
3. 均匀加热微波技术可以实现更加均匀的加热效果，从而避免了传统加热方法中常见的“边热中心冷”的问题。
这种均匀加热方法可以大大提高食品的品质。
微波真空干燥技术的进展
四、结论
微波真空干燥技术是一种具有重要应用价值的新型干燥技术。本次演示介绍 了该技术的原理、特点、进展及应用情况。目前，这一技术在医药、化工、食品、 农业等领域都得到了广泛的应用，并具有广阔的发展前景。然而，该技术的设备 成本较高和对操作人员技能要求较高等不足之处也需要进一步研究和改进。
相信在未来的发展中，随着技术的不断进步和创新应用，微波真空干燥技术 将会在更多领域发挥其独特的优势，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
在食品行业，微波真空干燥技术可以用于加工各种食品原料和成品，如蔬菜、 水果、肉类等。在农业领域，微波真空干燥技术可以用于处理各种农作物和动物 制品，如谷物、饲料等。
然而，微波真空干燥技术也存在一些不足之处，如设备成本较高，对操作人 员的技能要求较高等。因此，未来的研究方向之一是降低设备成本和提高操作便 捷性，以便更好地推广这一技术的应用。
一、微波真空干燥技术介绍
微波真空干燥技术是一种结合了微波和真空两种干燥方法的先进技术。其原 理是利用微波的穿透性和加热作用，以及真空环境的低压力和良好隔绝性，将物 料中的水分迅速蒸发并带走，从而达到干燥的目的。
微波真空干燥技术具有以下特点： 1、干燥速度快，比传统的干燥方法更高效； 2、干燥后的产品质量好，具有更好的硬度和更高的保色度；
在工艺设计方面，研究者们通过优化加热系统、制冷系统和真空系统等各个 部件的设计，以提高真空冷冻干燥设备的效率和质量。此外，研究者们还致力于 研究不同物质的物性参数和干燥动力学，以实现对不同物质的最佳干燥效果。
在独特的解决方案方面，研究者们不断探索新的应用领域和市场需求，提出 了一系列独特的解决方案。例如，在食品领域，研究者们利用真空冷冻干燥技术 成功制备了低热量、高营养的食品；在制药领域，研究者们利用该技术成功解决 了药品在高温高压条件下不稳定的问题；在环保领域，研究者们利用该技术成功 实现了工业废水的零排放和资源化利用。
食品干燥新技术
食品干燥新技术作者：朱建锡来源：《新农村》 2019年第4期干燥是最古老的食品保存方法之一,由于在传统的食品干燥脱水过程中,长时间高温干燥会使产品品质发生不良变化,因此选择合适的干燥方法尤其重要。
食品干燥技术的种类多,对应干燥设备的类型也很多,目前的干燥新技术主要有真空冷冻干燥、红外辐射干燥、微波干燥、过热蒸汽干燥、冷冻干燥等。
现简要介绍如下。
真空冷冻干燥:与通常的晒干、烘干相比,其特点是可以保留新鲜物料的色、香、味、形,避免了营养损失。
目前,国内外一致认为真空冷冻干燥技术是生产高品质食品的加工方法,但其价格也高于热风干燥食品和速冻食品。
红外辐射干燥:是红外线穿透物料一定的深度并提高它的温度,随着温度的提高,水的扩散速率提高,水分蒸发到物料表面,被干燥空气带走,从而获得较快的干燥速率。
利用红外线辐射技术干燥食品干燥时间短、热效高,最终产品品质较好,产品干燥过程中温度均一,不需要有气流穿过物料。
红外辐射加工可以和传统的干燥技术联合使用。
微波干燥:在食品加工中的应用很广泛。
微波干燥比传统热风干燥更快、能效更高、产品品质更均一。
微波干燥系统能量集中,与传统的热风干燥设备比较,只占用其20%~30%的空间,能实现快速、有效的热处理,防止产品品质下降。
微波技术可应用在冷冻和真空干燥中,即微波冷冻联合干燥和微波真空干燥法。
过热蒸汽干燥:是一种以过热蒸汽直接与湿物料接触而去除水分的干燥方法。
过热蒸汽干燥的特点为:过热蒸汽的热容高于空气,传递同样的热量所需要的量减少;过热蒸汽不含氧气,可以避免物料氧化;物料表面没有空气边界层,可以减少传热会介质阻力等。
冷冻干燥: 又称升华干燥,它利用冰晶升华的原理,将含水物料冷冻到冰点以下,使水转变为冰,然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。
其主要优点:一是干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质(如多孔结构、胶体性质等),保持原有营养物质;二是热量消耗比其他干燥方法少。
真空冷冻干燥技术的应用
真空冷冻干燥技术的应用真空冷冻干燥技术的应用【1】摘要：简要介绍真空冷冻干燥技术的原理、*作步骤和特点，对真空冷冻干燥技术在医*工业、食品工业、生物材料和新材料方面的应用与发展状况作一综述。
关键词：真空冷冻干燥;食品工业;医*工业;生物材料;新材料真空冷冻干燥技术是将真空、冷冻和干燥相结合的综合*技术，涉及多学科领域，如真空、传热传质、流体力学、制冷、自动控制、生物工程等。
真空冷冻干燥是干燥领域中设备最复杂，能耗最大，干燥成本最高的一种方法，与传统热风干燥后的物料相比技术特点如下[1，2]：(1)由于物料是在低于水的三相点压力(610.5Pa)以下干燥，相应的相平衡温度低，且处于高度缺氧状态。
因此适用于干燥极为热敏和极易氧化的物料，可保留新鲜物料中的大部分营养物质和有效成分;(2)物料在冻结时形成稳定的固体骨架，水分升华后固体骨架基本保持原有形状，且多孔结构的制品具有极好的速溶*、复水*和复水率;(3)真空冷冻干燥可以除去物料中95%以上的水分，使产品能在室温或较高的温度下长期保存，且质量轻、易运输。
真空冷冻干燥的方法自20世纪创立以来现已有了很大的完善和发展，其应用范围逐渐扩大，从最初仅用于医*和食品行业，发展到宇航、石油、海洋及新材料的研制等领域。
1在医*工业中的应用*品冷冻干燥包括西*和中*两部分。
西*冷冻干燥技术已日趋成熟并实现了大规模工业化生产，中*冷冻干燥目前则还局限于人参、鹿茸、山*、冬虫夏草等少量*材，尚未实现规模化生产。
*品冷冻干燥的目的是*品不变质且尽量减少有效成分的损失，适于长期贮存、准确定量、复水再生以及大批量无菌化生产。
1.1生物制*生物*品主要包括蛋白质类、多肽类、酶类、多糖类等*品以及血清、疫苗、抗毒素等生物制品。
冷冻干燥技术在生物*品领域的应用很重要。
文献报道，约14%的抗生素类*品，92%的大分子生物*品，52%的其他生物制剂需要冻干。
李保国等[3]探讨了生物*品冷冻干燥过程中存在的问题，关键工艺参数的控制以及冻干保护剂对生物*品冷冻干燥的影响，分析了蛋白质类*品冻干过程的变*与预防措施，认为*品中蛋白质的变*程度与预冻过程中形成的*晶与蛋白质分子接触的总面积有关。
微波真空冷冻干燥中试设备的设计
程必须 由独 立 的冷冻 设备来 完 成 。微 波 冻 干中试 设备
的 系统配 置如 图 ｌ 示 。 所
图 １ 微 波 冻 干 设 备 系统 配置 示 意 图
２ 各 系统 功 率 配 置
根据 常规冷 冻干 燥果 蔬 的实 际生产 情 况 ，一般 鲜
面 ．输人 到干燥 仓 的微波 电磁 能也 不 能完 全被 物料 吸 收 ．物料 对微 波能 的 吸收效 率 通常 为 ５ ％～ ０ ￣ ０ ８ ％ｔ 。所
率 等 参数 ．以便 于研 究微 波冻 干过 程 中 的低压 放 电特
性 、干燥工 艺参 数 。
３ １干 燥过 程 中可 实现 物 料温 度 的 多点 实 时监 测 、
冷冻 干燥 现 有 的 技术 问 题 和工 艺放 大 试 验研 究 需 求 。
设 计 了一种 微波 真空 冷冻 干燥 中试设 备 ．可 为规模 化
—
冰最大 升华 速率 ，ｋ ／； ｇｌ ｝
水蒸 气 凝华 的相变 潜热 ，Ｉ ２ ５ ｋ／ｇ ， ８０ Ｊ ； ＝ ｋ
干燥 过程 中 ．假定 冰升华 所 需补 充 的热量 均 由微
波 加 热 提 供 ．则 冰 升华 相 变潜 热 与 微 波 供 热 存 在 平
衡 。微波 发 生器是 产生微 波 能 的装置 ，是 微 波加 热 系 统 的核 心 部 件 ，通 常 由微 波 电 源 、磁 控 管 两 部 分 构 成 。微波 电源 的作 用是 把 常用 的交流 电 能变成 直 流 电 能 。磁 控管 的作用 是将 直流 电能 转变 成微 波 能 微 波 发 生器 不能 将所 有的 电能转 化成 微 波能 ．有 一部 分 能
闭 ，功 率 连 续 可 调 （～ ０ ％） ０ １０ ，冻 干 过 程 中 可 对微 波 系 统进 行 精 细化 调 节 。本 设 备 在 测 控 方 面 ，具 备 光 纤 实 时 测 温 、实
微波真空与真空冷冻干燥组合技术PPT课件
5. 展望
1.微波冷冻干燥设备和干燥工艺将不断完善
2.一些关键技术难题,如辉光放电的攻克 3.微波冷冻干燥设备具有空前的市场潜力
参考文献
➢ 张愍, 徐艳阳, 孙金才. 国内外果蔬联合干燥技术的研究进展[J]. 无锡轻工大学学报,2003. ➢ 徐小东, 崔政伟. 农产品和食品干燥技术及设备的现状和发展[J]. 农业机械学报,2005. ➢ 许韩山，张愍，孙东风，毛文岳. 真空冷冻干燥在食品中的应用[J].干燥技术与设备，2008. ➢ 沈健,崔伟.浅谈真空冷冻干燥技术[J].农业装备技术,2006. ➢ 李志平.真空冷冻干燥技术分析研究及应用[J].四川食品与发酵,2005. ➢ LorentZen. Freeze-drying of food Stuff[J]. Chemistry and Industry.1979. ➢ Cohen J S, YangT C S. Progress in Food Dehydration.Trends in Food Science& Technology, 1995. ➢ Yusheng Z, Poulsen K P. Diffusion in potato drying[J]. Journal of Food Engineering, 1988. ➢ Mulet A, Berna A, Borras, et al. Effect of air flow rate on carrot drying[J]. Drying Technology, 1987. ➢ 姜元欣,许时婴,王璋.南瓜渣的微波真空干燥[J].食品与发酵工业,2004. ➢ 李里特,李秀婷,张友龙.微波加工果蔬脆片的研究[J].食品科学,1995. ➢ 李瑜, 许时婴. 不同干燥方法对干燥大蒜品质的影响[J]. 食品与发酵工业,2006.
草莓冻干-真空微波联合干燥节能保质研究
・
ｌ ６・ ０
干 燥 技 术 与 设 备 Ｄ ｙｎ ｅｈ ｏｏ ｙ＆ Ｅ ｕｐ ｎ ｒｉｇＴ ｃｎ ｌｇ ｑ ｉｍｅｔ
２ １ 年第 ８ ０ ０ 卷
提下计算联合干燥的无效能耗节约百分比。
１ ２ 试验 设备 ． 本 试 验 采 用 的 冷 冻干 燥 设 备 是 由实 验 室 自主
１材料 与方法
１ １试 验原 料 ．
研制 的，委 托南京 亚太微 波 能技术研 究所 生产 的一
台多用型 的冻干 机 。冻干机 简 图见 图 １ 。
草 莓购 于无锡 石塘 村市场 。清洗后 沥干 表面 水
分 。草 莓直径 大 小约为２ ｍ左 右 。 ｃ
１微波冻干腔； ． ． ２光纤测温 ： ． ３破真空阀； 一 品盘 ； 一 ４样 ５微波冻干样 品； ， 微波源 ； － Ｄ压力感应器； － ６７ ． ８ＭＦ ９冻干腔；１ ， 一 ０１ ２
比例很 大 。本试 验 中将 结合理 论和 实 际参 数 ，通 过
合 理 的公式 计算 干燥 过 程 中的有 效和 无效 能耗 。有 效 能耗 的计 算分 为五 个 部分 ：升华 所需 能耗 、解析 所 需能 耗 、物 料升 温所 需 能耗 、真 空泵 和冷 阱所 需 的能耗 。本 研 究 的 目的是寻 找联 合干 燥 的最佳 干燥 条件 以及 在 产 品外观 和 品质 都得 以较好 保 持 的前
场 的不均 匀性 ，干 燥 仓 内的物 料容 易产 生热 点 。
真 空微波 结合 的微 波 真空 干燥 利用 了真 空和 微波 干燥 各 自的优 点 ，使 得物料 在 低温 下被 迅速 干燥 ，
同时 ， 料盘 不停 的转 动 使得 干燥 更加 均匀 。 物 因此 ， 微波 真空 干燥 适合 于热 敏性 物 料 的干燥 。崔政 伟等 使用 微波 真 空干燥 得 到 了较 高质 量 的胡 萝 卜 片 。 Ｃ． Ｃｌ ｙ Ｄ． ａ 的研 究 表 明 ，真 空微 波 干燥 的葡 萄干 与 ｒ 普通 葡萄 干相 比有 更好 的贮 藏 性 能和更 高 的维生
真空冷冻干燥的使用及应用
真空冷冻干燥的使用及其在食品中的应用真空冷冻干燥(又称冻干,英文“Freeze Dried”简称“FD”),是真空技术与冷冻技术相结合的新型干燥脱水技术。
冷冻干燥的简单定义是:先将湿物质冷冻,然后把它放到较低的水蒸气分压下,使冰直接升华成蒸汽的干燥方法。
在这里较低的气压就是大约低于600Pa(4.5mmHg),也就是水的三相点。
与其他干燥手段(水蒸气转变为气相)不同,物料中的水是固态直接转变为气态的。
真空冷冻产品具有很多优点(下文有详细讲述),能提高产品附加值并促进地方经济发展,符合国家提出的农副产品加工要讲究高水平、高起点、高标准的发展方向。
水的三相变化温度是与压力直接有关的，随着压力的降低，水的冰点变化不大，而沸点则迅速降低。
当压力低到某一值时，水的沸点与冰点相重合，即达到水的三相平衡点，这时的压力称为三相点压力(P0) ，相应的温度称为三相点温度(T0)。
见水的三相图。
然而,冷冻干燥是一项成本和操作费用都很高的工艺,并且很费时。
在20世纪60年代期间,人们期望这项工艺能有广泛的应用,并投人了相当大的资源去开发新的设备和方法。
在美国和欧洲,用于冷冻和冷藏食品的高效分配和存储体系已经稳固地建立了起来。
1真空冷冻干燥原理真空冷冻干燥基本原理是基于水的三种变化。
水(H2O)有三种相态,即固态、液态和气态,三相态既可以相互转换也可以共存。
三相点所对应的温度为0.0098℃,水蒸气压为610.5 Pa(4.58 mmHg),在这样的温度和水蒸气压下,水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。
只有在三相点以下,冰才能由固相直接转变为气相,这个过程称为升华。
在高真空状态下,利用升华原理,使预先冻结的物料中的水分(不经过冰的融化)直接以冰态升华为水蒸气被除去,从而达到冷冻干燥的目的。
真空冷冻干燥设备的工作原理是:先将物料冻结到共晶点温度以下,使水分变成固态的冰,然后将经过预冻的物料装入干燥仓内,在低温真空状态下,由加热板以导热或辐射方式供给热能,使物料中的水分直接由冰升华成水蒸气。
微波与真空冷冻组合干燥加工佛手的工艺研究
微波与真空冷冻组合干燥加工佛手的工艺研究章斌1，侯小桢2，饶强1，王泽彬1（1．韩山师范学院生物系，广东潮州521041；2．韩山师范学院美术系，广东潮州521041）摘要［目的］探讨微波－真空冷冻组合干燥方式对佛手片加工的影响。
［方法］以真空冷冻干燥总时间和成品复水率为主要指标，采用微波－真空冷冻组合干燥方式加工佛手片，并采用L 9（33）正交试验优化工艺参数；同时，以成品V C 含量和精油含量为指标，对比不同干燥方法对佛手片品质的影响。
［结果］相比单一的真空冷冻干燥，微波－真空冷冻组合干燥方法可明显缩短冻干总时间和提高成品复水率，该组合干燥的最优工艺参数为微波功率560W ，微波干燥时间2．5min ，物料厚度7mm ，此条件下的冻干总时间为9．8h 。
［结论］微波－真空冷冻组合干燥相比微波干燥和真空冷冻干燥更能保证产品品质。
关键词微波；真空冷冻干燥；组合干燥；佛手中图分类号S37文献标识码A 文章编号0517－6611（2011）30－18739－03Research on Processing Bergamot by Microwave Combined with Vacuum Freeze-DryingZHANG Bin et al （Department of Biology ，Hanshan Normal College ，Chaozhou ，Guangdong 521041）Abstract ［Objective ］To explore the effects of combined drying methods on processing of bergamot slices．［Method ］Taking vacuum freeze-dr-ying time and rehydration rate as main indexes ，processing bergamot slices by drying method of microwave combined with vacuum freeze-drying and optimum of parameters through L 9（33）orthogonal experiments was studied ；meanwhile ，taking V C content and essential oil content of berga-mot product as indexes ，the effect of quality by different drying methods was explored in this paper．［Results ］Compared with vacuum freeze-dr-ying ，combined drying method can shorten freeze-drying time and improve rehydration rate significantly ，under conditions of microwave 560W ，microwave processing time 2．5min and material thickness 7mm ，the whole freeze-drying time is 9．8h．［Conclusion ］Combined drying method can improve products qualities better than microwave drying and vacuum freeze-drying．Key words Microwave ；Vacuum freeze-drying ；Combined drying ；Bergamot基金项目韩山师范学院青年教师基金项目（LQ200809）。
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微波真空与真空冷冻干燥的组合应用摘要：随着人民生活水平的提高,人们越来越关注食品干燥产品的品质,对食品的品质提出了更高的要求。
干燥过程对农产品和食品产品的品质具有很大的影响,有时甚至起到决定性的作用。
众所周知,现在仍占主导地位的热风干燥对食品的色泽、维生素C及其他生物活性物质破坏的程度较大,而目前要获得优质干燥产品常常需要采用昂贵的方法和设备,如冷冻干燥。
干燥的经济性和产品质量之间目前还存在着很大的矛盾,如何以低能耗和低成本去获得优质的脱水干燥产品,是当前农产品和食品干燥研究中急需研究和解决的问题,也是干燥技术研究和发展中的一项最大的挑战。
本文分别介绍了微波真空干燥和真空冷冻干燥及其组合应用，旨在充分利用冷冻干燥在保持水果色香味和微波干燥在节省能耗和降低成本上的优势，吸收利用两者的优点，解决现在干燥领域发展的难题。
关键字：食品干燥，热风干燥，冷冻干燥，微波干燥0引言我国是一个农业大国，水果蔬菜资源丰富，品种繁多，且品质优良，价格低廉。
脱水果蔬作为果蔬深加工的一种，具有新鲜果蔬的色、香、味，便于运输，使廉价的果蔬增值等优点，且食用方便，适应现代人们快节奏的生活方式，在国内外受到普遍欢迎。
发达国家脱水蔬菜的比例很高，在美国，洋葱、大蒜收获量的绝大部分用来生产脱水洋葱和脱水大蒜，葡萄干占收获量的25%。
而我国，除辣椒外，其它脱水蔬菜的比例都较低。
近十多年来，我国的脱水果蔬加工业得到了迅猛发展，且脱水果蔬已成为我国重要的出口农产品之一[1]。
我国生产的冻干食品，主要包括：汤料、虾仁、半成品（如鸡蛋粉）、保健品（如冻干人参）及方便面调料（如方便面中的脱水菜、肉丁）等，年产量几千吨。
2010 年，仅我国高档方便面辅料一项，约需冻干食品 4 万吨，加上各种快餐配料、汤料、饮料等，每年冻干食品的消费将接近10 万吨。
国际市场冻干食品供不应求，全世界冻干食品的产量，在20 世纪70 年代仅20 万吨，到20 世纪90 年代己达到上千万吨。
近些年冻干食品的消耗量：美国在500 万吨以上，日本在160 万吨以上，法国在150 万吨以上。
国内冻干食品工业尚处于发展初期，产量还很低。
却引来了外商向我国市场的大量求购。
这既有国际市场对冻干食品供不应求的外因，也有我国冻干食品生产成本相对低的内因[2]。
目前，要获得优质的脱水果蔬，主要采用冷冻干燥，能保持产品原有的色香味和质构（外形），但冷冻干燥设备昂贵，生产能耗费极高。
进口设备一般要几十万美元，国产的冷冻干燥机也要几十万至几百万元；操作费用高，冷冻干燥中需要维持-25o C 的低温，5 Kpa的高真空，干燥时间20 h 左右，生产能力也有限。
冷冻干燥适合加工附加值较高的药品、生物制品和食品等，一般说来，绝大多数农产品和食品都是附加值比较低的大众产品，难以采用冷冻干燥工艺。
采用其它干燥方式（如热风干燥，微波干燥，远红外干燥，渗透干燥），目前还不能得到优质的脱水产品。
微波真空干燥是一种新的干燥技术，是一种常温、快速脱水干燥技术。
虽然脱水产品的色、香、味和营养保留能够接近冷冻干燥产品，生产费用可大大降低，但是干燥后期产品质构也发生较大变化，产品的外形保留与冷冻干燥产品有较大的差距。
1 真空冷冻干燥真空冷冻干燥(又称冻干, 英文“Freeze Dried”简称“FD”), 是真空技术与冷冻技术相结合的新型干燥脱水技术。
冷冻干燥的简单定义是: 先将湿物质冷冻, 然后把它放到较低的水蒸气分压下, 使冰直接升华成蒸汽的干燥方法。
与其他干燥手段( 水蒸气转变为气相) 不同, 物料中的水是固态直接转变为气态的。
真空冷冻产品具有很多优点, 能提高产品附加值并促进地方经济发展, 符合国家提出的农副产品加工要讲究高水平、高起点、高标准的发展方向。
然而, 冷冻干燥是一项成本和操作费用都很高的工艺, 并且很费时。
在 20 世纪 60 年代期间, 人们期望这项工艺能有广泛的应用, 并投人了相当大的资源去开发新的设备和方法。
在美国和欧洲, 用于冷冻和冷藏食品的高效分配和存储体系已经稳固地建立了起来[3]。
1.1真空冷冻干燥原理真空冷冻干燥基本原理是基于水的三种变化。
水(H2O)有三种相态, 即固态、液态和气态, 三相态既可以相互转换也可以共存。
三相点所对应的温度为0.0098℃, 水蒸气压为 610.5 Pa(4.58 mmHg), 在这样的温度和水蒸气压下, 水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。
只有在三相点以下, 冰才能由固相直接转变为气相, 这个过程称为升华。
在高真空状态下,利用升华原理, 使预先冻结的物料中的水分( 不经过冰的融化) 直接以冰态升华为水蒸气被除去, 从而达到冷冻干燥的目的。
真空冷冻干燥设备的工作原理是: 先将物料冻结到共晶点温度以下, 使水分变成固态的冰, 然后将经过预冻的物料装入干燥仓内, 在低温真空状态下, 由加热板以导热或辐射方式供给热能, 使物料中的水分直接由冰升华成水蒸气。
不断升华出来的水蒸气, 由真空泵组抽至捕水仓内, 在 - 40℃～- 45℃的排管外壁上凝结被捕, 直至按冻干曲线达到规定的要求而停止供热和抽真空, 完成物料冻干全过程。
真空冷冻干燥机(简称冻干机)主要由真空冷冻干燥箱(简称冻干箱)、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成[4]。
1.2 真空冷冻干燥食品的特点(1) 物料干燥是在低温下进行, 且处于真空状态。
因此, 特别适用于高热敏性和极易氧化物料的干燥, 可以保留新鲜物料色、香、味及营养成份不损失。
(2) 可保持食品原有的形状并具有很好的速溶性和复水性。
由于物料在升华前先冻结, 形成了稳定的固体骨架, 所以水分升华后固体骨架基本保持不变。
在升华干燥过程中, 固态冰晶升华成水蒸气后在食品物料中留下了大量空隙, 使得冻干食品具有海绵状多孔性结构, 食品因此而具有理想的速溶性和快速复水性。
复水后的食品无论其外观和形态及口味都与冻干前没有多大差异, 复水率可达 90%以上[5]。
(3) 在升华过程中溶于水中的可溶性物质就地析出, 避免了其它干燥方法因物料内部水分向表面迁移而将无机盐和营养物携带到物料表面而造成表面硬化和营养损失。
(4) 冻干制品采取真空或充氮包装和避光保存,保质期长。
由于重量轻, 可室温储藏和运输, 耗损大大降低。
1.3真空冷冻干燥的应用因为冷冻干燥的本质就是去水, 所以该过程不适合高脂肪含量食品的处理, 否则会使食品腐败。
冷冻干燥的优点: ①对不耐热的物质来说, 其活力的破坏和损失最小; ②形成一层有孔的脆性结构; ③快速并完全复水; ④具有无菌过滤液体的能力。
冷冻干燥的主要缺点是: ①设备投资大(大约是其他方法的三倍); ②能耗高(大约也是其他方法的三倍); ③处理时间长(典型的干燥周期一般在 4～10h之间); ④当纯水冻结成冰时溶解物被浓缩, 由于 pH值和张力的变化, 可能会损坏产品。
当产品需要满足下列一个或多个标准时, 冷冻干燥方法是非常适用的: ①产品品质不稳定; ②不耐热; ③要求快速和完全复水; ④高价值或高附加值产品; ⑤要求质量最小化;⑥不适合长期冰冻冷藏的产品[6-8]。
2 微波真空干燥微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的一项新的组合干燥技术。
它不仅具有干燥速度快、温度低、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点，而且参数可以控制，能够干燥多种不同类型的物料。
目前我国虽然有一些单位正在研究，但其技术性能还需要完善，在机理和工艺方面也还有很多问题需要深化和研究。
2.1微波真空干燥原理微波是指频率在300MHz到300KMHz的电磁波。
介质物料由极性分子(水分子)和非极性分子组成,在电磁场作用下,这些极性分子从原来的随机分布状态转向按照电场的极性排列取向。
在高频电磁场的作用下,这些取向按交变电磁场的变化而变化,这一过程致使分子的运动和相互磨擦效应,从而产生热量。
此时交变电磁场的电磁能转化为介质内的动能,动能再转化成热能,使介质温度不断升高。
微波加热是使被加热物体本身成为发热体,故称之为内部加热方式。
这种方式不需要热传导的过程,电磁波从周围或特定的方向穿过物料,使得物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温,因此能在短时间内达到均匀加热。
此时,由于物料表面水份蒸发,致使表面温度降低,从而造成一个内高外低的温度梯度,这个梯度的方向正好与水份蒸发的方向一致,使得蒸发加快,所以效率极高。
同时由于内部产生热量,以致于内部蒸汽迅速产生,形成压力梯度,如果物料的初始含水率很高,物料的内部压力非常快的升高,水分会在压力梯度的作用下从物料排除。
在干燥的过程中能量转化经过了两个步骤,先是电磁能转化为有序运动的分子动能,然后通过碰撞转化为热能。
在真空状态下,水的沸点降低,从而使物料在相对较低的温度下就可以沸腾蒸发。
真空不仅能使物料在保持低温状态下蒸发,还能产生压力梯度提高干燥效率。
真空干燥具有干燥温度低、产品复水性高,同时对食品的色泽和口感也保持较好。
所以微波干燥和真空干燥的结合不仅使得物料能在较低的温度下蒸发干燥,而且可以提高干燥效率[9]。
2.2微波真空干燥特点(1)干燥速率高。
普通的干燥方法如热风干燥,对物料来说热量是从表面向内传递,而水分从内向外迁移,温度梯度与水分转移方向相反,这样将导致干燥速率下降。
微波干燥不必以热传导的形式从表面向内部传递,而是通过微波将能量直接作用于整个物料,使物料整体均匀被加热,大大缩短了加热时间；同时由于压力迁移动力的存在,是微波干燥具有由内向外干燥的特点,即对物料整体而言,首先从内部干燥,克服了在常规干燥中因物料外层首先干燥而形成硬壳板结阻碍内部水分继续外移的缺点。
特别对于物料本身不是热的良导体,微波干燥优势更明显。
(2)提高干燥品质。
微波加热,物料内部和表面同步进行加热,温度分布均匀。
一般微波只与物料中的水分而不与干物质相互作用,含水较高的地方吸收辐射能较多,干物质相对较少,能更迅速地干燥,这样起到了热量分配自动平衡的作用。
但单纯的微波加热容易产生由于过热引起的烧伤、焦化、结壳和硬化等现象。
上述现象主要是因为温度过高和干燥过快引起的。
真空干燥可以降低水的蒸发温度,使物料在较低的温度下迅速蒸发,同时还可以避免氧化,因此改善了干燥品质。
尤其在医药、食品和化工等领域存在热敏性物料的情况下,需要低温快速干燥的条件；同时对于食品和医药,由于微波的微生物效应,能在较低的温度下即可达到除菌的目的。
(3)成本低、无公害。
微波真空干燥新技术,不需要电热烘干设备和蒸汽加热设备；微波直接与物料相互作用,不需要加热空气、大面积器壁及输送设备等,而且加热腔为金属制造的密闭空腔,能反射微波,是指不向外泄漏,从而被物料吸收。
其耗能是普通干燥设备的 1/3～ 1/4,也低于红外干燥 ,同时对环境几乎没有影响。