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果蔬干燥新技术及存在的问题

来源:惠合杀菌设备厂 发布日期:2015-11-17 11:00:22作者:admin 点击次数:
摘 要 果蔬干燥技术是果蔬加工中的重要技术之一, 主要介绍目前几种新的干燥技术: 微波干燥、 远红外干燥、 真空冷冻干燥、 联合干燥, 并对这几种干燥方法的应用以及存在问题进行了探讨。
我国果蔬资源丰富, 随着人们对优质方便食品需求量的增加以及出口产业的快速发展, 各种果蔬如葡萄、 苹果、 辣椒、 笋、 蒜薹、 香菇等的干燥加工也越来越受欢迎。 传统的干燥方法有自然晾晒、阴干、 热风干燥, 从目前来看这些方法比较适合我国国情, 也能满足国内的需要。 但这些方法存在能耗大、 生产能力小、 效率低、 不符合产品工艺及卫生要求等缺点, 产品质量难以保证, 不利于我国果蔬干制行业的进一步发展。 因此, 研究果蔬干燥新技术, 对我国果蔬干制行业具有现实意义。 目前,果蔬干燥新技术主要有微波干燥技术、 远红外干燥技术、 真空冷冻干燥技术以及联合干燥技术, 这些新技术各有优点, 但也存在着一些问题。

1 微波干燥技术
微波是波长在 l mm~l m 之间, 频率在 3.0×102MHz~3.0×105MHz 的具有穿透性的一种电磁波。 在工业上, 我国允许使用 915 MHz 和 2 450MHz 频率的微波进行加热。 微波的穿透能力比红外线强, 而且微波加热不是由外部热源加进去的, 而是在加热物体内部直接产生的。 因此, 微波干燥具有干燥时间短、 加热均匀、 反应灵敏和热效率高等优点。 另外, 由于微波对水分有选择的加热效应,原料可以在较低温度下进行快速干燥, 这对于提高制品品质, 减少制品营养成分损失具有重大意义。微波干燥技术在国外已有大量应用, 在我国也有近 30 年的发展, 各个行业都在推广这项技术。
微波干燥的技术路线如下:
果蔬→洗涤→去皮去核、 切片→护色→热烫→
甩水→微波干制→回软→成品→包装
目前, 微波干燥技术在不同果蔬制品干燥中的应用仍有大量研究。 李加兴等探讨了微波干燥方式、 微波功率、 铺盘质量、 干燥温度、 送料速度、间歇时间等影响因子对猕猴桃果脯干燥效果的影响。 试验结果表明, 采用间歇式干燥, 铺盘质量8 kg/m2, 微波输出功率 8.25 kW, 干燥温度 80 ℃,送料速度 4 米 / 次, 间歇时间控制在 3 min 以内所得产品品质较好。 张蓉蓉、 孔庆新也研究了微波功率、 处理时间、 淀粉含量、 热风干燥等因素对马铃薯片生产的影响, 结果表明用微波干燥可以获得品质优良的马铃薯片。
微波干燥技术的关键是微波设备的良好运行。国内的设备在整体运行的可靠性、 自动控制水平、机电一体化、 生产配套能力等方面与国外设备还有一定差距, 这对微波干燥技术的推广造成了影响,是目前急需解决的问题。

2 远红外干燥技术
远红外干燥技术是一种新型经济的干燥技术,其原理与近红外干燥完全相同, 只是射线的波长不同。 远红外干燥的主要特点: 第一是干燥速度快,生产效率高, 其干燥效率一般为热风干燥的十分之一。 第二是较热风干燥耗电少。 第三是干燥品质量好, 产品表层和表层下同时吸收远红外线, 所以干燥均匀, 制品的物理性能好。 第四是设备尺寸小,成本低。
申彩英等研究了远红外干燥法在香菇干燥中的应用, 利用远红外连续干燥机, 设计正交试验, 得出影响干燥时间的因数主次顺序为: 温度、 风速。利用 SPSS 绘制三维图, 并对影响干燥时间的风速和温度的交互作用进行了分析, 得出干燥时间随着风速的增加而减小, 干燥时间随温度的增加而减小, 而干燥时间随着温度的变化趋势要比随着风速的变化趋势明显。 利用远红外干燥能够保留香菇鲜品的色、 香、 味及营养成分, 而且脱水彻底。远红外干燥技术目前大部分还是在实验室研究阶段, 若要真正推广还需要对其设备, 工艺等方面做进一步的研究, 才能真正满足工业生产的要求。

3 真空冷冻干燥技术
真空冷冻干燥技术是集真空技术、 冷冻技术和干燥技术为一体的新型干燥技术。 因为真空冷冻燥燥可以最大限度的保持食品原有的色香味、 营养物质及生物活性, 可以迅速完全复水恢复原来的外观, 而且食用简单方便、 重量轻、 易于运输, 所以真空冷冻干燥技术是目前研究的最广泛的干燥技术之一。
农产品和食品真空冷冻干燥是先将产品中的水分低温冻结, 然后抽真空使冰结晶直接转化为气态升华致使产品脱水。 在冷冻干燥过程中, 要使冷冻、 抽真空、 加热过程连续进行, 因此对设备要求很高。
真空冷冻干燥一般分为 3 个阶段: 预冻阶段、升华阶段和解析阶段。 冻干工艺必须分段制定, 然后再连成整体, 形成温度、 压力和时间关系曲线,即冻干曲线。 每处理一种新产品, 必须制定一次冻干曲线。 这也表明对不同的样品在用不同的冻干机处理时必须摸索出合适的温度、 压力、 时间条件,才能真正得到品质优良且成本低廉的产品。 果蔬真空冷冻干燥的技术路线如下:
原料→挑选→清洗→分切→冻结→升华干燥→
包装→成品
由于我国真空冷冻干燥技术水平较低, 产量也低, 只能满足特殊部门及少量出口的需求, 国内产品的消费几乎没有。 目前很多研究人员在这方面展开深入研究, 以满足国内行业发展的需求。 石河子大学的张志强等研究了葱的真空冷冻干燥工艺, 通过对香葱的预处理、 速冻、 冻干脱水及复水性研究, 确定了相应的预处理工艺参数及冻干工艺参数。 结果表明用真空冷冻干燥技术对香葱进行干燥, 可以最大限度的保持香葱的色、 香、 味和营养成分, 且干燥的香葱保存时间长, 在温水中极易复水复原, 其研究为生产实践提供了理论依据。 彭帮柱等研究了猕猴桃切片真空冷冻干燥工艺, 通过三因素二次通用旋转组合试验设计考察了预冻速率、干燥室压力和加热板温度对冻干猕猴桃切片品质的影响, 3 个因素影响主次顺序为预冻速率、 干燥室压力、 加热板温度。 猕猴桃冻干切片的最优生产工艺参数为预冻速率 0.6 ℃ / min, 干燥室压力73.6 Pa, 加热板温度 40 ℃, 此试验为工业化生产提供了一定的参考依据。 王明空等研究了绿芦笋真空冷冻干燥工艺, 对预冻工艺和干燥工艺进行了系统的研究, 通过两因素对比试验和正交试验, 确定了绿芦笋预冻工艺参数。
真空冷冻干燥在我国果蔬加工行业还处于初级阶段, 大多数生产真空冷冻干燥产品的企业规模小, 生产能力低, 经济效益不高。 国内生产的设备很难满足生产要求, 因此需要进口大量设备, 大大提高了生产成本, 这是真空冷冻干燥产品在推广过程中的最大问题。 实际生产缺乏必要的技术支持,控制环节薄弱, 产品质量难以得到保证。 随着果蔬加工行业的发展, 真空冷冻干燥产品又具有优良的品质, 其需求量会越来越大, 以后应在技术及设备方面做更深入的研究, 为实际生产提供必要的技术支持。

4 联合干燥技术
联合干燥技术是根据物料的特性, 将 2 种或 2种以上的干燥方式优势互补, 分阶段进行的一种复合干燥技术, 如热风 - 冷冻联合干燥、 热风 - 微波联合干燥、 热风 - 微波冷冻联合干燥等。 它是热风干燥、 微波干燥、 真空干燥、 冷冻干燥等各种干燥方式相结合而发展的产物, 涉及到物理学、 流体力学、 低温制冷、 传热传质学、 自动控制等学科, 是一项综合性极强的应用性技术。
联合干燥技术的特点是可以充分利用各种干燥技术的优点, 在不同的干燥阶段采用不同的干燥方法, 分别以蒸发或升华等方式除去大部分游离水和胶体结合水。 联合干燥的优点是减少干燥时间、 降低能耗、 提高质量、 便于操作、 利于环保、 安全高效, 可最大限度的降低成本和保持食品品质。
由于联合干燥技术优势互补, 可以避免单一干燥技术的缺点, 食品科学研究者对其已作了许多研究。 徐贵力等将远红外常压、 负压联合干燥用于香菇的干燥, 在干燥前期用远红外线配以排湿气流干燥法较快地把香菇的含水率降到 50%左右, 然后在干燥后期换负压远红外线干燥法把香菇的含水率降到要求值。 采用这种干燥方法, 不仅可以使香菇干燥时间缩短和能耗降低, 还提高了香菇干制品的优等率。 杨大伟、 夏延斌研究了微波和热风联合干燥黄花菜的方法, 试验结果表明, 热风干燥温度小于80 ℃时, 干燥时间长 (3.5 h ~ 4 h), 生产效率低,但产品质量好; 干燥温度大于 90 ℃时, 干燥时间短 (1.5 h ~ 2 h), 生产效率高, 但产品质量差。 先热风干燥再微波干燥不仅明显缩短干燥时间, 还可保证产品质量。 徐艳阳等研究了真空冷冻与热风联合干燥草莓的方法, 确定真空冷冻干燥至水分质分数 30%为联合干燥较佳转换点, 能耗费用降低32%, 得到优质高档的脱水草莓产品, 提高了产品的附加值。
联合干燥技术目前的难点是最佳转换点的确定, 由于不同果蔬组织状态相差很大, 因此需要大量试验来确定联合干燥时不同干燥方法的最佳工艺转换点。 若要将联合干燥技术做到自动控制, 就需要建立合理的数学模型, 尽管目前已有大量的模型研究, 但理论模型的通用性和实际的干燥过程还相差很大, 许多参数还需深入研究获得, 这也是此技术的一个难点。 另外, 联合干燥技术设备也需要不断改进, 设备本身能耗高、 操作条件难控制、 在线检测困难等问题以后还需要进一步研究解决。


来源:惠合杀菌设备厂
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