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食品干燥技术在我国的研究进展

摘要:干燥技术是干燥食品过程中的重要操作单元,本文对近几年干燥技术的发展及 意义与干燥技术种类及其前景进行了综述,通过各类干燥技术的研究,推进新型干燥技术的研发与面试。  关键词:干燥食品 干燥技术 发展前景   随着生活水平的提高,人们对食品的概念逐渐趋向于绿色健康化,方便化,保健化,这是由于环境、经济的变化和的发展,人们不再仅仅满足于温饱问题,那么对于新型食品尤其是干燥食品的开发具有了重大的意义。   

一、 食品干燥技术的意义  干燥食品:即利用干燥技术加工而成的食品,它不需冷藏 ,更易于保存且长时间保鲜,更有重量轻,食用方便等优点。  干燥食品的品质决定了产品新型开发的可利用性,因此,选择一条好的生产线即既要考虑到其生产中应用的机器本身的耗能情况,生产效率高低,对环境的污染情况,以及对于食品经处理后的营养素的保存率,对色泽,风味的影响,此外,对于生产成本,是否具有经济效益性都需考虑在内。  食品干燥技术作为生产线中最重要的一部分,对各方面的要求都要合理,严谨,对于不同的物料,选择正确的干燥技术方案,根据经济性、可行性的原则进行单元操作,从而使产品达到预期的效果。  食品干燥技术的合理改良与新技术的应用:要增强营养素的保存率,保持产品色泽,风味,其生产条件如温度,压强等过高过低都是不利于产品质量的,保证产品质量的同时应尽量满足省时,省能,快捷,方便,且低成本的生产也是生产者和市场所需求的,新型技术的开发便是在这的基础上发展起来的。因此,在此领域的发展空间广阔,利用干燥技术加工的干制品:果蔬干制品如方便食品的     营养蔬菜调料包,蛋糕等产业用的各类调料 (草莓粉等);固体饮料(速溶类);零食类如薯片,香蕉片,都有广阔的市场。水产干制品,如市场上常见的虾米,鱼干,烤鱼片等都得到消费者的青睐。这些干制品除了可以抑制微生物生长易于储藏外,在生活方面可以为人们带来很多方便。另一方面在感官上的优质化也为人们带来了好处;在营养学方面,通过原料的搭配和合理的加工技术,使产品更富营养化,满足机体对于某些营养素的需要。

二、干燥技术的发展历史  干燥的主要方式就是使物料脱水,脱水技术的发展大致经历了四代或者可把所有的干燥设备按其发展先后分为四组。   ()第一代干燥技术及设备  箱式、 床式干燥器,这类干燥设备主要利用流动的热风对产品进行加热和干燥, 适合于固体物料的干燥。  ()第二代干燥技术及设备  喷雾干燥、 滚筒干燥属于第二代干燥设备, 主要解决了液态、 泥状物料的干燥问题。  ()第三代干燥技术及设备  冷冻干燥和渗透压脱水,冷冻干燥能保留干燥产品原有的形态, 最大限度减少色香味和生物活性物质的损失; 渗透压脱水是将物料浸渍于高渗透压的溶液, 如糖溶液、 盐溶液等, 主要用于水果和蔬菜的脱水。  ()第四代干燥技术及设备  微波或无线电波射频(RF)干燥、 组合干燥代表了干燥技术的最新的发展, 微波和无线电波频率是物料内部和外部同时加热, 改变了传统的由表及里的加热方式, 极大地提高了干燥速度。RF 与微波的主要区别在于产生高频电场的方式不同。  而近几年,真空冷冻干燥技术成为人们研究干燥技术的焦点,而且被国内外认为是生产高品质脱水食品,它具有可以避免一般脱水技术中营养素的大量损失,保持食品原有的色香味,并且产品可以在常温下贮存的优点。但是这项技术     还不能得以广泛的应用,其生产成本过高,耗能过高,因此如何缩短冻干周期进行能源的综合利用、强化装置的功能,降低装置的耗能,降低设备造价都是冻干行业特别是食品冻干行业发展需要解决的重要课题。 

三、我国应用的食品干燥技术  ()太阳能干燥  现代太阳能干燥常将物料放于特制的玻璃棚中,并用太阳能集热器或辅以燃料加热室,在日晒的同时还有热空气的对流,加速了物料的干燥。此种干燥技术操作简便,且成本低,但是效率比较低。  ().红外加热干燥  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。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。  ()卤素干燥  卤素灯加热提供了近似的红外辐射(波长 0. 75μm) ,比发射中波红外线的典型的红外源的穿透深度要深。在烤箱中用卤素灯加热 ,辐射主要集中在食品的表面 ,这样有助于从表面移走水分 ,防止了干燥产品的返潮,卤素灯 - 微波联合干燥结合了微波干燥省时的特点和卤素灯加热表面水分迁移的特点 ,是一项很有前景的干燥技术。  

()超声波干燥  原理:超声波在液体中传播时,使液体介质不断受到压缩和拉伸而液体耐压不耐拉,液体若受不住这种拉力,就会断裂而形成暂时的近似真空的空洞( 尤其在含有杂质、汽泡的地方) :而到压缩阶段,这些空洞发生崩溃。崩溃时,空洞内部最高瞬压可达几万个大气压,同时还将产生局部高温以及放电现象等,这就是空化作用。超声引起的空化作用在液体表面形成超声喷雾,使液体蒸发表面积增加,可提高真空蒸发器的蒸发强度与效率。超声干燥与普通的加热和气流干燥     相比,具有干燥速度快、温度低、最终含水率低且物料不会被损坏或吹走等优点。.

(五)喷雾干燥 

液态食品脱水制成粉品的过程常用喷雾干燥,喷雾干燥时可将液态物料通过压力雾化器、离心雾化器或气流雾化器雾化成很小的液滴,采用温度较高的热空气将物料干燥。喷雾干燥可与流化床结合操作把液体直接转换成颗粒产品(适用于速溶性产品)。 

().膨化干燥脱水  先用一般脱水方法将物料部分脱水至半干状态,然后在迅速打开的密闭容器内,即膨化筒中加热,快片物料内水分被加热到常压下的沸点以上时,容器内压力也随之上升到预定值,此时迅速打开容器,其内压力迅即下降到常压,而块片内十分瞬间蒸发。  ()泡沫干燥脱水  将液态或浆质态物料首先制成稳定性泡沫料,而后再在常压下用热空气进行干燥脱水,脱水所得的粉末的色泽和风味比一般方法脱水所得的制品优良,泡沫干燥脱水制品具有多孔性结构能在转瞬间溶解于水中。

 ().流化床干燥  由于热空气与被干燥颗粒物料之间的充分接触,颗粒在空气中翻动,故有很高的传热系数。此工艺在奶制品加工中较为广泛。  离心式流化床干燥:不同于普通的流化床,干燥室是旋转的,因而使物料处于离心场中,此项工艺可以提高生产效率,而且经济。非常适用于密度小,粒极细的物料。

()转鼓干燥  用于液状物料的干燥,在干燥器中通入蒸汽,热水或其它加热载体。但此种方法热损失率比较高,浪费能源,现在用的比较少。 

()热球干燥  也是一种通过热空气进入干燥室干燥物料的一种方式,成本低,能量损失大。

(十一)冲击干燥  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。冲击干燥干燥速度快、 使用普遍、 有多种喷嘴可供选择

(十二).渗透干燥  在食品中,渗透干燥是将含水物料浸在含有可食用溶质的高渗透压的水溶液中(果汁或盐水) ,实现物料的部分脱水的。经过渗透处理的产品需要进行进一步的加工 ,例如 ,热风、 冷冻或者真空干燥等来达到产品品质要求 ,或者作为罐藏、 冷藏和最低限度加工的预处理过程。渗透脱水可以用来克服热加工对产品品质的不良影响。 

(十三)热泵技术  热泵干燥技术在食品低温干燥方面具有很强的综合优势,可以高效节能,高效干燥,设备构造简单,且成本低,但是不利于环保。热泵技术在我国的应用范围比较小,只有部分烟草烘干企业及部分贵重农副产品除湿贮存在使用;在我国国内食品干燥设置应用热泵技术数量很少,据了解全国总装机台数约500台且多为小型机,功率小于5KW,另外由于我国的主流厂家参与少,缺乏合作平台,不能使此项技术得以广泛的应用。  吸附式低温干燥技术[3 ]:属于热泵干燥的一种,这是一种以传质推动力为主的新型干燥工艺 ,制品原色原味、 营养损失小、 复水效果好;系统杀菌性能高、 无环境污染、 能耗低 ,且可利用低品位热源(太阳能、 工业废热、 换热器余热等) 。干燥过程中干燥气流露点可达 - 10 以下 ,温度在 1050 内可调 ,特别适用于热敏性物料的干燥。 

(十四)微波干燥(介电加热干燥)  微波能穿过物料表面到达物料内部,使整个湿物料同时受热。湿物料中水分的介电常数比固体物料的介电常数要大的多,当物料干燥到一定程度,物料内部     水分多于表面,物料内部吸收的电磁波也多于表面,在物料中出现的温度梯度和水的浓度梯度一致。传热与传质方向相同,物料干燥时间也大大缩短。介电加热发生在真各个物料内部,故可得到干燥均匀的物料。  1、微波真空干燥:微波技术与真空技术有机的结合,这种技术很适合于热敏性食品的深加工,大大增加了干燥的速率,可以更好的保存挥发性成分。  2、微波辅助干燥:在热风干燥过程中结合一定功率的微波, 即微波和热风组合干燥。微波辅助干燥加快了干燥过程, 与纯粹的热风干燥相比, 产品的品质也有较大程度的提高。 

(十五)冷冻干燥  冷冻干燥的基本原理是将含水分的物料内的水分低温冻结,然后抽真空和低温加热,使冰晶直接转化为气态升华致使物料脱水的一项应用技术。冻干食品不需要冷藏设备, 只要密封包装后, 就可在常温下长期贮存、 运输和销售。  1、冻干超微粉体技术,冷冻干燥与超细粉碎技术结合形成了冻干超细粉体技术。多应用于保健食品。  2、微波冷冻干燥,将微波作为冷冻干燥系统的热源 ,在真空状态下依然可正常对物料进行加热 ,且加热速度快 ,能大大提高冻干速率。同时 ,利用微波加热升温快、 并具有非热效应的特点 ,可在冻干过程中对物料进行杀菌处理 ,并对产品品质影响较小真空冻干;  

(十六).联合干燥  联合干燥室依据食品的特性,将两种或两种以上的干燥方式依照优势互补的原则,分阶段进行干燥的一种复合干燥技术。  采用低温联合干燥工艺比冷冻干燥时间缩短50%以上,单位能耗降低约39.6%  真空低温联合干燥工艺比冷冻干燥总干燥时间缩短70%以上,单位能耗降低53%  干燥原理:  第一阶段:低温冷风干燥,食品的表层干燥   第二阶段:真空冷冻干燥,食品的迁移干燥      第三阶段:低温热风干燥  食品的解吸干燥  根据其工作原理,我国研制了一套低温联合干燥装置装置:DG4 -200低温联合干燥装置,次装置用于干燥工艺节能,经济合理,且生产的产品品质好,能最大限度的减少食品营养素的损失。 

四、干燥技术的发展前景  随着人们对经济性,高质量,方便的食品的不断需求,与其密切相关的干燥技术也不断发展和完善,从国外引进新技术,国内研制与研究,多种技术的搭配进行,最终的目的就是设计出一条合理化的生产加工方案,使加工过程简单化,能量节约化,更富有效率,环保性,使产品更具营养化,品质化。市场对高品质,低成本的产品需求量是很大的,这必然需要好的技术去完成,对于各种干燥技术的各自优点和缺点,可以通过两种或两种以上的方法进行优势互补,交替干燥的工艺流程,对于可利用的新技术,应需引进与学习。还有新能源的开发,是干燥技术得以实施的前提,此外,对于不同的物料处理应选用不同的干燥技术,使之发最最佳的预期效果。 

五、结束语  我国是人口大国,对于食品领域的发展前景广阔,为满足人们对绿色,健康,方便,保健的食品的需求,我们应加快科技的步伐去开发与研究新型产品—干燥类食品,通过对各类干燥技术的研究进一步深化对食品品质的概念,创新与开发更有效率,对于物料处理更占优势的工艺装置。

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