食品干燥的新技术09

(3)展望 微波真空干燥技术作为一种现代高新技术，以其独特的加
热特点和干燥机理为农产品的开发开辟了一条新的途径，应 用前景十分广阔。尤其是对于用传统干燥工艺难以干燥的物 料，微波真空干燥技术发挥了重要作用。其产品色、香、味 及热敏性成分的保留率与真空冷冻干燥接近，最有可能在食 品干燥中部分代替真空冷冻干燥，大幅度降低生产成本。但 是微波真空干燥缺少在线快速检测水分的手段，干燥终点的 判断还比较困难，在干燥工艺和装备方面仍有很多问题需要 解决。因此今后还需要在完善数学模型；建立干燥过程的计 算机自动控制；与其它干燥技术相结合等方面开展进一步研 究。
Hale Waihona Puke Baidu、微波干燥技术
1.微波干燥技术
微波加热是使加热物体本身成为发热体，故称之为内 部加热方法，微波从四面八方穿过食品，食品内外同时 加热，既不需要传热介质，也不利用对流，食品内外温 度同时上升，加热速度快而均匀，仅需传统加热方法的 几分之一或几十分之一，并能较好地保留食品中维生素 及食品原有的色香味。目前，常用的微波加热专用频率 为 915MHz和2450 MHz。
较大。有人估计前苏联在其热能的消耗中用于加热和干燥方 面的耗能就占总量的15%左右。国内有些地区统计，这方面 耗能约占10%-15%，因此采用高效加热技术是提高能源利 用率的一个重要方面，而在新的加热技术中，尤以红外加热 节能效果最为显著。据统计，采用红外加热干燥，一般可节 能20%一30%，甚至可达50%以上。
而对于烘焙领域，短的加热时间和可控的加热速度是 加工高档食品的必要条件，它可以使加工的产品在极短 的时间内完成熟化过程，同时使物料内部中的水分遗失 最少，最终达到外焦里嫩的优质加工制品。尤其是对松 脆制品的加工，因气体射流冲击加热技术具有可控的传 热速率，可同时保证产品的最终水分含量和制品的色泽。
水和一般湿介质在一定的介质分压作用下，对应一定 的饱和温度，真空度越大，湿物料所含的水或湿介质对 应的饱和温度越低，即沸点温度低，越易汽化逸出而使 物料干燥。真空干燥就是根据这一热物理特性，在真空 条件下将气相中的低压水蒸气及空气等含量较少的不凝 结气体，借真空泵的抽吸而除去。
真空干燥时物料的脱水是依靠热传导将外来热量传递 给被干燥物料的，而在低气压环境下，用对流方式进行 热传递速度较慢，妨碍了真空干燥优点的发挥。微波干 燥是利用介电加热原理，依靠高频电磁振荡来引发分子 运动，使被加热物发热，加热方式有别于传统的对流、 传导与辐射，系微波直接对物体进行加热，传热这一限 制因素被打破。
2.红外加热干澡技术的优点 利用红外进行加热干燥主要具有以下三大优点: （1）干燥速度快，生产效率高
与传统的热风对流干燥相比，红外加热干燥速度快， 一般缩短时间1/2以上。如某厂原用电加热法干燥茶叶， 时间是一小时，改用红外加热后，烘干时间缩短只要4 分钟。
（2）加热均匀、清洁、产品质量高 热风干燥，热量是从热风对流传给物体表面，然后再传到
另外，红外干燥还具有设备规模小、投资省、上马快、使 用寿命长、操作维修方便;卫生条件好、无污染，可用于干燥 药材和食品;工人劳动强度低，容易推广等优点。
3.展望 虽然红外干燥技术在近几年里已得到较快发展，但人
们对红外干燥的研究还不够深入，许多机理至今还不清 楚。就谷物干燥来说，应根据我国谷物干燥与别国的差 异，结合国情开展研究，使其适用于我国的具体情况。 我国的粮食干燥机多为产量100t/d以上的大型干燥机， 热源配备多为燃煤热风炉，这类机器的红外辐射应用研 究尚属空白。如能研究成功，必定对我国的谷物干燥起 着巨大的推动作用。
目前，真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品 工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和动植 物标本制作等领域有着广泛应用。在食品工业方面，尤其在 高价值食品和高附加值食品加工中，真空冷冻干燥技术应用 越来越广泛。真空冷冻干燥的产品虽然品质优良，但存在干 燥时间长，设备投资大，生产成本高的问题。
2.在食品加工中的应用
板栗(Castanea mollissima Blume)是我国特产的干果之一， 种植广泛。但鲜板栗的季节性和地域性都较强，病虫害、发霉腐烂、 发芽等使贮藏保鲜的板栗损失约30%;板栗在加工过程中的褐变也是 影响我国板栗加工业发展的重要原因之一。据资料显示，欧美地区 是一个极富潜力的消费市场，但目前欧美国家对进口带壳鲜栗的严 格限制，使我国的带壳鲜栗很难向其出口，将板栗加工成半成品和 成品是避免进口检疫、进入上述国际市场的重要途径。而利用真空 冷冻干燥技术则能很好地解决板栗的贮藏加工问题及绕开欧美市场 的壁垒。张会坡等采用真空冷冻干燥对板栗进行加工，冻干后的栗 仁含水量为3%，很好地保持了栗仁的色、香、味，而且口感酥脆， 既可作为成品食用，又可复水后进一步加工，因此冻干栗仁有着广 阔的市场前景。
物体内部。这样，由于物体受热不均匀而影响产品质量，而 红外线具有较强的穿透能力，物体表面和内部几乎可同时吸 收能量，同时升温，物体的里外就同时完成干燥过程。如用 红外线烤糕点能够很好地完成糕点的推平、蒸热、开花、干 燥、上色等各个环节，而且做出来的糕点味好色美。
（3）节省能源 加热干燥是工农业许多部门重要的生产工序之一，其耗能
四、真空冷冻干燥技术
1.概述 真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下，使物
料中的水分变成固态冰， 然后在较高真空环境下，通过 给物料加热，将冰直接升华成水蒸气， 再用真空系统中 的水汽凝结器将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品的技术。 由于干燥过程是在低温、真空状态下进行，物料中水分 直接从固态升华为气态，因而可最大限度保持被干物料 色、香、味、形状和营养成分，而且干燥后的制品呈多 孔海绵状结构，极易溶于水（甚至在冰水中），能够迅 速复原，密封包装后保存期长。
用微波干燥具有突出的优点和特点，新的应用也层出 不穷。如微波真空干燥是将微波技术和真空技术有机地结 合，充分发挥微波加热快而均匀，真空条件下水汽化点低 的特点，水分扩散速率加快，可以在低温条件下对物料进 行干燥，较好地保持了物料的营养成分，是一项很有前途 的干燥技术。微波加热技术与真空干燥或其它干燥方法相 结合，出现了不少新型的干燥装置，赋予了微波干燥新的 内涵及生命力。
二、红外线辐射干燥
1.概述
红外干燥技术是基于水分吸收红外辐射的特性。红外线(ＩＲ)波长范 围是0.75～100μｍ，其中可以细分为短波ＩＲ(0.75～2μｍ)，中波 ＩＲ(2～4μｍ)和长波ＩＲ(4～100μｍ)。生物产品干燥的机理是水 分从物料内部向周围空气的扩散过程。红外线穿透物料一定深度并提 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 的表面，水分被干燥空气带走，从而获得较快的干燥速率。利用红外 线辐射技术干燥食品的优点主要是干燥时间短，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 射还有一个优点就是可以和传统的干燥技术联合使用，有研究证明， 红外辐射与对流和真空干燥相结合是一项很有前途的干燥方法。
三、冲击干燥
1.概述 冲击干燥是利用单个或多个蒸汽喷嘴向物料表面垂直
喷射气流。因为冲击喷射可以获得较高的热量和物质扩 散系数，所以被应用在冷冻、加热和干燥领域。干空气 和过热蒸汽是在冲击干燥中最主要的两种干燥介质。用 过热蒸气作为干燥介质时，在干燥开始的瞬间会有部分 水蒸汽凝结在产品的表面，就像过热蒸汽与冷的固体接 触时发生的现象一样。冲击干燥的一些特征包括:干燥速 度快、使用普遍、有多种喷嘴可供选择，喷射温度和速 率分别在100℃到350℃、10到100ｍ/ｓ范围内。
与其它干燥技术相比，气体射流冲击加热技术具有两个 主要的内在优势： 一是传热系数高，二是传热速率可控。因此，将其用于一 些特殊领域的干燥和加热也是值得探讨和研究的。如饲料 玉米的干燥与加工问题，传统的干燥加工工艺中都认为干 燥温度不要超过90℃，但就目前的饲养技术来看，如饲料 玉米能在干燥时适当地提高温度，使玉米在完成干燥作业 的同时，又能完成玉米的熟化或预膨化作业，这样的加工 技术是饲养业发展所追求的。因为玉米的熟化不仅可以提 高牲畜的消化利用率，提高饲料的生物学效价，更有利于 仔畜(禽)的生长和发育，同时，干燥温度的适当提高也有 助于杀灭玉米表面的微生物和各种细菌及致病菌，达到预 防由于饲料作传媒的各种疾病对牲畜侵扰的目的。
性分子和非极性分子组成，在电磁场作用下，极性分子 从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向， 在高频电磁场作用下造成分子的运动和相互摩擦从而产 生能量使得介质温度不断提高。因为电磁场的频率极高， 极性分子振动的频率很大，所以产生的热量很高。当微 波加热应用于食品工业时，在高频电磁场作用下，食品 中的极性分子(水分子)吸收微波能产生热量，使食品迅速 加热干燥。
(2)微波真空干燥的特点 微波真空干燥把微波干燥和真空干燥两项技术结合起
来，充分发挥各自优势，在一定的真空度下水分扩散速 率加快，可以在低温条件下对物料进行干燥，较好地保 持了物料的营养成分。微波可为真空干燥提供热源，克 服了真空状态下常规热传导速率慢的缺点，因而大大缩 短了干燥时间，提高了生产效率。 （1）干燥均匀快速。 （2）能很好地保持食品的营养成分和风味。 （3）具有防霉、杀菌、保鲜的作用。 （4）节能高效、安全环保。 （5）易于控制及实现连续化生产。
2.微波真空干燥技术 微波加热干燥农产品时，微波能穿透产品，因此热传
递比其他形式的能更为有效。而真空干燥后产品膨化性 能提高，口感酥脆。由此微波真空干燥技术就应运而生， 它表现出两者的优点，既降低了干燥温度又加快了干燥 速度，产品的口感、风味和复水性都较佳。
（1）微波真空干燥的原理 微波是一种电磁波，可产生高频电磁场。介质材料由极
第四讲:食品干燥的新技术及其研究进展
微波干燥技术 红外线辐射干燥 冲击干燥 真空冷冻干燥技术 太阳能干燥技术 热泵干燥技术
概 述：干燥是食品生产中常用的一种加工技术。食品
通过脱水干燥，可降低含水率，提高原料可溶性物质的浓 度，阻碍微生物繁殖，抑制食品中所含的酶的活性，从而 使脱水后的食品能够在常温下较久保存，食用方便，且便 于运输和携带。 近年来，国内外学者着眼于产品的高性 能和高品质、过程的节能以及对环境友好与安全性，对食 品的干燥技术进行了广泛的研究，开发出了许多新的干燥 技术，推出了新型的干燥装备，并在食品加工领域中得到 了广泛的应用，对提高食品的品质、安全性和减少污染、 降低能耗等方面均起到了很大的促进作用。
而对小食品加工，气体射流冲击可使物料的水分达 到3%或更低，产品达到松脆适口的质感。用气体射流 冲击烘焙能克服传统烤制方法存在的问题，利于烤制的 机械化加工，已有试验表明用此技术进行甘薯的烤制， 不仅烤制后的产品风味与传统烤制方法相同，而且烤制 后的产品稀软流汤，无任何污染，产品色泽一致，更为 重要的是可使烤制过程实现机械化流水作业。
2.冲击干燥的特点
气体射流冲击是将气体通过圆形或狭缝形喷嘴直接 喷射到固体待干燥物料表面进行加热干燥的方法。由于 喷出的气体具有极高的速度，且喷嘴距物料较近，流体 的流程短，直接冲击到需加热的物料表面时，气流与物 料表面之间产生非常薄的边界层，因此，气体射流冲击 干燥的换热系数比一般热风换热要高出几倍以至一个数 量级。
在食品工业中，空气冲击干燥技术被用在焙烤和烹饪中， 产品有玉米粉圆饼、土豆、比萨饼、饼干、面包和蛋糕等。 这些产品比在对流烤箱中焙烤的更快、更均匀。在产品表面 进行高速的空气冲击可以消除水气界面，从而加速热量传递， 减少操作时间。空气连续流通以带走水分和重新加热。这项 技术也已经应用在了咖啡、可可、大米和坚果等颗粒状产品 的干燥中。喷嘴产生的高速气流可以产生一个空气床，使产 品处于悬浮状态，从而形成一个虚拟的颗粒流化床。颗粒状 产品将获得更高的干燥速率，并且水分含量分布均匀。过热 蒸汽用于冲击干燥可以改善食品的质地，冲击干燥可以生产 出比空气干燥更脆的油炸产品，在生产过程中，蒸汽可能引 起产品质地的变化。