讲述食品干燥技术的发展与最新动向

　　众所周知，干燥技能是食物储藏和改善质量必不可缺的单元操作之一，人类有史以来一向运用的食物加工技能。 干燥办法包含最原始的天然干燥法以及运用外来热量的热风干燥法、喷雾干燥法、薄膜干燥法及冷冻干燥法等多种办法。近年来，为了进步干燥作业的质量和效率，还研讨开发成功组合运用真空和加压处理的各种新型干燥设备，使食物干燥技能进入了最新的开展阶段。 

　　■天然干燥是在食物加工前史中有很长的一段时期内得到运用的技能，能够说一向沿用到便利食物，干燥技能取得新开展时期为止。不过至今仍然为某种特别区域的食物加工业需求，还能得到运用。 

　　■在便利食物制作进程中首要运用的是喷雾干燥、冻住干燥和滚筒干燥三大技能。

　　■现在在食物范畴运用的比较新的干燥技能还有真空传送带式干燥、真空脱水干燥、微波和远红外干燥、活动层造粒干燥等。

　　■关于干燥设备的开展意向，同其他食物加工技能一样正在向探究节能、省地以及讲究卫生安全和适应环境保护要求，并能进一步进步产质量量高标准要求的方向开展。 特别是近年来出现的某些新的开展意向，如日本的食物加工企业逐步将质料处理的基地转移到我国的东南亚区域，而其国内的大公司将研讨开发高附加值的功能性食物和新资料作为寻求新开展的课题，所以出现了追求这些新方针的高质量干燥设备研讨开发和出产。 

　　■食物出产中常常运用的是无损于食物风味、不易引起变色和蜕变的喷雾干燥，冷冻真空干燥和真空皮带式干燥等高质量干燥技能。另一方面因为冻住和真空操作的作业费用很高，考虑到产品质量和成本费用，终究的质量低下为退让点，不得不转用滚筒干燥或其他干燥办法。 此外，也有再同冷冻真空干燥产品混合运用变通办法的。 不过无论怎么，因为高质量干燥办法的出产成本过高，往往有必要对含有高水分的食物资料采纳先进行浓缩处理，除掉部分水分的前处理办法，以削减成本费用。尤其是液态物料，经过采纳浓缩—干燥等单元操作组合可终究到达下降或除掉水分的意图。现在，将干燥—造粒、干燥—破坏、混合—干燥等单元操作复配组合，以便更有效地制作所需产品，即被称之为工艺进程复合化的新体系正在添加。 在各种干燥设备中，也有将质料滞留时刻明显短的设备与滞留时刻长的设备组合起来以及将液态质料或浆状况质料等分别选用二次干燥机组，并组成一体出产粉状制品的新趋势。尤其是在制品为低水分含量时，之所以需求考虑选用复合法干燥的原因是：选用单一的干燥设备时，干燥设备有必要很巨大，排气温度也很当高，排风量也很大。不只仅有将两种干燥机组合运用的新倾向，并且因为不同终究制质量量要求上的需求，也有将干燥设备与其他单元操作组合连用的新趋势。 单元操作复合化的长处如下：可防止用单一机器从质料到制品的进程中简单发生的污染和混入异物；削减发热量，下降制品出产成本；设备小型化，结构紧凑化，价格也下降；到达省力化的方针。 近年来，经过单元操作复合化的开展，小型干燥设备的研讨开发和出产取得了飞跃的开展和进步。现在，小型干燥机不只能供研讨开发新产品运用，并且中小规划的食物工厂也能够作为实际出产中运用的机器广为运用。 === 食物的干燥技能 食物干燥的首要意图，是保护生鲜食物免遭糜烂。干燥的成果，又带来转移便利，简单吃这些长处，并且有时候还会添加甘旨，也有发生不同的香味的。例如，把柿子制成柿饼，又增了甜味和一起的吃头。可是如果想把干燥了的食物，再度康复水分，用向来的干燥法是难以还原的。为此，不去考虑用向来的干燥法使之返回本来状况，而更多地看到出产出别的加工食物来。无怪乎象挂面、通心粉、淀粉那样质料食物，就是尽量按捺改变制作出来的干燥食物。 

　　干燥办法有以列几种： 1、加热干燥 2、真空干燥 3、喷雾干燥 4、冻住干燥 5、其它干燥 

　　一、加热干燥 靠热源使空气加热，经过此热空气使之干燥，有将从燃料出来的火和烟，直接导入干燥器内，使之干燥的直接加热式与将热导入空气加热机，靠加热了的空气使之干燥的间接加热式。还有将加热板加热，在这上将资料压住使之干燥的热板加热式。 箱型热风干燥机是最一般的东西，从干燥室的外边送来热风使之干燥的。用在香蕈、茶叶上。热风温度因对象而导、例如，茶70-130℃，香蕈60℃左右。此外，还有向地道状的干燥机内送进热风。比箱型干燥机的热效率高，用在蔬菜、生果、淀粉等的干燥上。还有，反转式干燥机，是具有不陡的倾斜的干燥圆筒反转，从上部添入资料后，边干燥边从下部出来。能够接连处理。用在砂糖、葡萄糖、糕点等的干燥上，另外还有，转筒干燥机，用的是把外表磨光了的金属性汽油筒，把它水平放着，将一半左右浸泡在液体内，使之静静地反转，靠着汽油筒内的热，使液体干燥成为薄膜状。将薄膜扒出来，汽油筒持续在液内反转。再进行下次的干燥。 

　　二、真空干燥 适于加热后简单改变的东西的干燥上，用于香料、果实、蔬菜的干燥上，靠着干燥机内是真空状况，所以即使是低温，水分也能急速扫除，热效率也好，据说运用大型机时，费用并不比热风干燥贵。 

　　三、喷雾干燥 液体资料或固形物在液体非常细碎涣散的情况下，使之干燥时用的。将液体喷入热气中时，液体变成细小的微粒子，因外表积增大，热交换便敏捷进行，瞬间便可使之干燥。此干燥法因干燥时刻短，所以能够按捺食物中成分的蜕变并将其制成粉末。

　　四、冻住干燥 此法是将准备干燥的食物，事先用-30℃—-40℃冻住之后，把它放在高真空之中，将食物中生成的冰，以直接蒸气的方式除掉，这样进行干燥的。此办法的长处是：1、因质料是以低温保存着的，所以能够防止因热的蜕变，能够抑止食物的色、味、香、维生素类等的改变；2、质料的状况，干燥后也能坚持；3、向干燥品加入凉水或温水，很简单康复到本来状况，多用在快餐食物的蔬菜类上，最近用在袋装鸡蛋挂面等的“菜码儿”上。 

　　五、其他干燥 加压干燥是在能够加热、加压的密闭容器中，放入谷类、半干燥的生果、蔬菜等密封起来，从外部加热，到达必定压力、温度时，翻开盖，使之返回大气中，借此来使食物胀大、干燥的，膨化食物就是一例。最近在美国早餐用谷物上也是常见的。

　　在我国，古来就将不易干燥的食物先冻住起来，保存一个时期今后，再冻住、脱水、干燥的办法。冻豆腐、淀粉、绿豆粉等就是。脱水之后，干燥时，即使是一般的加热干燥也能作好，并不会引起角质化。 冷冻干燥机的作业原理 冷冻干燥是运用进步的原理进行干燥的一种技能，是将被干燥的物质在低温下快速冻住,然后在恰当的真空环境下,使冻住的水分子直接进步成为水蒸气逸出的进程. 冷冻干燥得到的产品称作冻干物（lyophilizer），该进程称作冻干（lyophilization）。 物质在干燥前一直处于低温(冻住状况),一起冰晶均匀分布于物质中,进步进程不会因脱水而发生浓缩现象,防止了由水蒸气发生泡沫、氧化等副作用。干燥物质呈干海绵多孔状，体积根本不变，极易溶于水而康复原状。在最大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。 冷冻干燥机系由制冷体系、真空体系、加热体系、电器外表操控体系所组成。首要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却设备等。它的作业原理是将被干燥的物品先冻住到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接进步成水蒸气，从物品中扫除，使物品干燥。物料经前处理后，被送入速冻仓冻住，再送入干燥仓进步脱水，之后在后处理车间包装。真空体系为进步干燥仓树立低气压条件，加热体系向物料供给进步潜热，制冷体系向冷阱和干燥室供给所需的冷量。 本设备选用高效辐射加热，物料受热均匀；选用高效捕水冷阱，并可实现快速化霜；选用高效真空机组，并可实现油水分离；选用并联集中制冷体系，多路按需供冷，工况安稳，有利节能；选用人工智能操控，操控精度高，操作便利。 对冻干制品的质量要求是：生物活性不变、外观色泽均匀、形态丰满、结构牢固、溶解速度快，剩余水分低。要取得高质量的制品，对冻干的理论和工艺应有一个比较全面的了解。冻干工艺包含预冻、进步和再冻干三个分阶段。合理而有效地缩短冻干的周期在工业出产上具有明显的经济价值。 闪蒸干燥的原理作业原理：热风从干燥机底部的旋流器沿切线方向进入干燥机内，并发生高速回旋的上升气流；待干燥的物料由加料器输送至干燥室内，并在高速回旋气流的和底部搅拌器的一起作用下，团块状物料被不断破碎、涣散、沸腾和干燥。干燥合格的物料被气流从干燥机上部出口带出，经捕集后得到干燥制品；颗粒太大或湿度较高的物料被设置在干燥室上部的分级堰板阻拦，而在干燥室内持续得到进一步干燥，直至被气流带出。 喷雾干燥原理在一种带有干燥腔并在干燥腔底部有坚持在多孔板(9,21)上的流化床的喷雾干燥设备中，借助于一个隔离构件(12,24)将流化层分成两个区(13,14和22,23)，其间来自喷发干燥腔的颗粒只供给一个区，而第二区根本上只由榜首区供给颗粒，第二区被规划为处理以一种根本上不回混的活动流过该区的颗粒。该设备无需经后处理就可出产出大致无尘的产品，并且颗粒尺度分布、潮湿的程度和外表处理均契合要求。此外还能进步能量的运用率。 *************************影响干燥速率的要素 影响干燥速率的要素有，传热速率、外分散速率、内分散速率。 

　　（一）加速传热速率 为加速传热速率，应做到：①进步干燥介质温度，如进步干燥窑中的热气体温度，添加热风炉等，但不能使坯体外表温度升高太快，防止开裂，②添加传热面积：如改单面干燥为双面干燥，分层码坯或削减码坯层数，添加于与热气体接触面，③进步对流传热系数。 

　　（二）进步外分散速率当干燥处于等速干燥阶段时，外分散阻力成为左右整个干燥速率的首要矛盾，因而下降外分散阻力，进步外分散速率，对缩短整个干燥周期影响最大。外分散阻力首要发生在边界层里，因而应做到：①增大介质流速，减薄边界层厚度等，进步对流传热系数。也可进步对流传质系数，利于进步干燥速度，②下降介质的水蒸汽浓度，添加传质面积，亦可进步干燥速度。 

　　（三）进步水分的内分散速率 水分的内分散速率是由湿分散和热分散一起作用的。湿分散是物猜中因为湿度梯度引起的水分移动，热分散是物理中存在温度梯度而引起的水分移动。要进步内分散速率应做到：①使热分散与湿分散方向共同，即设法使物猜中心温度高于外表温度，如远红外加热、微波加热方式，②当热分散与湿分散方向共一起，强化传热，进步物猜中的温度梯度，当两者相反时，加强温度梯度尽管扩展了热分散的阻力，但能够增强传热，物料温度进步，湿分散得以添加，故能加速干燥，③减薄坯体厚度，变单面干燥为双面干燥，④下降介质的总压力，有利子进步湿分散系数，然后进步湿分散速率，⑤其他坯体性质和形状等方面的要素。 干燥技能分类 按干燥准则是否进行操控可分为，天然干燥和人工干燥，因为人工干燥是人为操控干燥进程，所以又称为强制干燥。 按干燥办法不同进行分类，可分为： ①对流干燥，其特色是运用气体作为干燥介质，以必定的速度吹拂坯体外表，使坯体得以干燥。 ②辐射干燥，其特色是运用红外线、微波等电磁波的辐射能，照射被干燥的坯体使其得以干燥。 ③真空干燥，这是一种在真空（负压）下干燥坯体的办法。坯体不需求升温，但需运用抽气设备发生必定的负压，因而体系需求密闭，难以接连出产。 ④联合干燥，其特色是综合运用两种以上干燥办法发挥它们各自的专长，优势互补，往往能够得到更抱负的干燥作用。 还有一些干燥办法，按干燥准则是否接连分为间歇式干燥器和接连式干燥器。接连式干燥器又可按干燥介质与坯体的运动方向不同分为顺流、逆流和混流：按干燥器的外形不同分为室式干燥器、地道式干燥器等。 热风快速干燥 快速干燥就是干燥气氛按坯体的不同及坯体干燥程度而改变，时刻坚持最佳干燥气氛，进步干燥速度。温湿度自动调理快速干燥室具有以下几个特色，①空间小，参数调整时响应快，精确度高；②能够依据坯体的情况，设定不同的干燥曲线；③工控机操控，自动化程度高，削减人为失误的要素，坯体干燥合格率高。这一体系由房体结构、热风炉、布风体系、搅拌体系、操控体系、湿度体系等六部分组成。 蒸汽快速干燥 这里评论的是蒸汽直接干燥，就是坯体出模后，沿轨迹进入结尾关闭的干燥室中，关闭干燥室后将蒸汽沿顶部的管道直接进入密封干燥室中，蒸汽在密室中胀大降压，湿蒸汽由密室底部的管道排出回收。它的最大的长处是干燥快，正品率高。 

　　工频电干燥 就是将工频电（50Hz）经过坯体，因为坯体的电阻作用使得整个坯体均匀升温干燥，使到达了既升温又无温度梯度的意图。工频电干燥的缺点是干燥前的准备作业很麻烦，并且它只适合单件产品干燥。 远红外干燥技能 红外辐射干燥技能越来越受到各行各业人们的重视，在食物干燥、烟草、木材、中草药、纸板、轿车、自行车、金属体烤漆等方面发挥很大作用。此外，远红外干燥也被运用于陶瓷干燥中。大部分物体吸收红外线的波长范围都在远红外区，水和陶瓷坯体在远红外区也有强的吸收峰，能够强烈地吸收远红外线，产主激烈的共振现象，使坯体敏捷变热而使之干燥。且远红外对被照物体的穿透深度比近、中红外深。因而选用远红外干燥陶瓷更合理。远红外干燥比一般的热风、电热等加热办法具有高效快干、节约动力、节省时刻、运用便利、干燥均匀、占地面积小等长处，然后到达了高产、优质、低消耗的优秀作用。 微波干燥技能 微波是指介于高频与远红外线之间的电磁波，波长为O.001—1m，频率为300-300000MHz。微波干燥是用微波照射湿坯体，电磁场方向和巨细随时刻作周期性改变使坯体内极性水分子跟着交变的高频电场改变，使分子发生剧烈的滚动，发生冲突转化为热能，到达坯体整体均匀升温、干燥的意图[2、3、4]。微波的穿透才能比远红外线大得多，并且频率越小，微波的半功率深度越大。

　　微波干燥的特色： （1）均匀快速，这是微波干燥的首要特色。因为微波具有较大的穿透才能，加热时可使介质内部直接发生热量。不论坯体的形状怎么杂乱，加热也是均匀快速的，这使得坯体脱水快，脱模均匀，变形小，不易发生裂纹。 （2）具有选择性，微波加热与物质的自身性质有关、在必定频率的微波场中，水因为其介质损耗比其它物料大，故水分比其它干物料的吸热量大得多；一起因为微波加热是表里一起进行，内部水份能够很快地被加热并直接蒸发出来，这样陶瓷坯体能够在很短的时刻内经加热而脱模。 （3）热效率高、反响灵敏，因为热量直接来自于干燥物料内部，热量在周围介质中的损耗很少，加上微波加热腔自身不吸热，不吸收微波，悉数发射作用于坯体，热效率高。 微波加热设备首要由直流电源、微波管、衔接波导、加热器及冷却体系等几个部分组成微波加热器按照加热物和微波场作用的方式可分为驻波场谐振加热器、行波场波导加热器、辐射型加热器、慢波型加热器等几大类。

　　世界先进的急速变温干燥技能微波技能远景怎么微波功率运用处在一个要害的前史转折点，即从一般的加热干燥转向高科技运用。国内已经在微波等离子体、微波辅佐催化化学反响、微波处理资料和微波生物和生理效应等方面取得了许多令人振奋的实验室科研效果。现在迫切需求将这些科研效果面向工业化，以使对我国的经济建设发生巨大的影响。

　　2、应当看到现在微波运用开展在特定时代下，构成几个方面问题： ●与国外设备相比安稳性有差距。 ●制作工艺落后，难以构成规划经济。 ●与其他科技技能衔接不行。 ●微波技能的新效果落入深闺，无法转化，无法获取应有的经济效益。 建立微波运用工程研讨中心，重视深化的翻开微波工程和各运用学科穿插、结合，能找到微波规则和运用规则的清晰会合点，发掘严重工业项目。具体的说，应尽或许的找到传统工艺流程和微波技能兼容的办法。在此基础上，进行新方向设备的研发，并逐步把效果面向工业化。

　　3、微波运用从加热干燥，转向高科技运用，已从实验室运用中暴露出许多问题，有必要实在处理这些问题。 （1）即添加微波功率源的输出安稳性，强调功率的共同性，毫秒级调制手法和调制重复精度，研发超大功率的微波功率源。 （2）进步大功率微小传输元件，功率份额取样元件的质量。 （3）研讨有效的传感工艺参数办法和闭环操控办法。 （4）为适应新的运用开展方向有必要研讨多种运用器规划办法，使运用器的规划具有高度兼容性及适应性。为逐步做到为各行业新方向中试设备的规划，具有将成功的单元技能，综合积木化的进程，微波运用工程研讨中心有必要加强这些设备单元的研发。 4、微波运用工程研讨中心，有必要使自己具有快速安排中等规划实验的才能，以削减许多项目，长时刻停留在实验未能转个向出产。因而微波运用工程研讨中心有必要备有规划实验的才能，就能够使微波运用工程研讨中心在必要时可先住址安排规划实验，使超大规划工业化工程规划更具有牢靠性。 5、建立微波运用工程研讨中心最大含义是把大专院校、研讨所、实验室的科研效果转到工业化，起到桥梁作用，以克服现在长时刻许多只见开花，不见成果的局势。 

　　二、研讨内容和方针： 1、联络磁操控管的出产单位，使其产品坚持长寿命、高牢靠、高效率协同办法，克服现在产质量量下降不抱负的局势，在此基础上研讨长寿命、高牢靠、高安稳度的微波功率源。研发成套大功率微波元件及运用器规划办法，包含气相、液相、固相处理。及真空干燥运用器。研发高效、环保干燥设备、取代部分以蒸汽、油锅炉为动力的干燥范畴。研发多种传感办法及闭环操控。 2、研讨如下课题中等规划实验及工业化的途径： （1）微波等离子体办法制备钠米、粉末技能，微波等离子体灭菌技能的研讨，眼制内窥镜灭菌设备，手术资料的灭菌设备。 （2）研发微波石油高温烧结陶瓷和传统办法相结合的出产设备，使烧结陶瓷的时刻缩短到传统电热法的三分之一，并进步固相反响，加速固相反映的质量。 （3）研发微波石油破乳设备，使油包水的乳液脱水，到达规范标准；研发石油废料及高凝石油微波裂解设备，使这些废油、高凝油成为高质量油。 （4）研发矿物的微波辅佐热解设备，以使该设备用有色金属的硫化矿转变为有色的金属的氧化物，以处理云南有色金属硫化矿的问题及含硫金矿的问题。这个办法可推行用于含碳铁矿球团的微波加热改造高炉炼铁新工艺。 （5）体系研讨微波辅佐萃取技能，加速萃取速度，进步萃取质量，在此基础上研发多种萃取技能，加速萃取速度，进步萃取质量，在此基础上研发多种萃取设备。使在中药、制药、香料、化工行业中广泛运用。中药制药现代化是我国当前的一个大课题，微波萃取比超临界萃取更有优越性。此外在制药范畴微波还或许够进行浓缩、灭菌、干燥。 （6）体系研讨低气压微波干燥技能，研讨多种馈能办法，讨论多种资料低温脱水工艺，研发多种真空干燥设备。

　　三、近期方针 清晰实用方向就清楚了有必要进步微波工程自身的基础建设。经过微波运用的具体项目，逐步的把科研效果较快的转向工业化。微波运用商场的远景对错常看好，现在有几个含义很大的项目能够开展，因为咱们掌握着核心技能，经过努力可敏捷翻开商场，取得可观的经济利益。 *运用提示一：坚持合理的预冻温度 在真空冷冻干燥进程中，需求先对被干燥的药品进行预冻，然后在真空状况下，使水分直接由冰变为气而使药品干燥。在整个进步阶段，药品有必要坚持在冻住状况，不然就不能得到性状杰出的产品。在药品预冻阶段，要严格操控预冻温度（通常比药品的共熔点低几度）。如果预冻温度不行低，则药品或许没有完全冻住，在抽真空进步时会胀大起泡；若预冻温度太低，不只会添加不必要的能量消耗，并且对于某些生物药品，会下降其冻干后的成活率。 *运用提示二：重视进步吸热 在干燥进步阶段，物料需求吸收热量（每克冰完全进步成水蒸气约吸收2.8千焦耳的热量）。如果不对药品进行加热或热量缺乏，则在水分在进步时会吸收药品自身的热量而使药品的温度下降，致使药品的蒸气压下降，所以引起进步速度的下降，整个干燥的时刻就会延长，出产率下降；如果对药品加热过多，药品的进步速率固然会进步，但在抵消了药品进步所吸收的热量之后，剩余的热量会使冻住药品自身的温度上升，使药品或许出现局部乃至悉数熔化，引起药品的干缩起泡现象，整个干燥就会失败。 *运用提示三：选用计算机自动化操控 为了取得杰出的冻干药品，一般在冻干时应依据每种冻干机的性能和药品的特色，在经过实验的基础上制订出一条冻干曲线，然后操控机器，使冻干进程各阶段的温度改变契合预先制订的冻干曲线。现在，真空冷冻干燥的出产进程操控可借助于计算机来操控出产体系按照预先设定的冻干曲线作业。如计算机对链霉素硫酸盐的冻干进程操控可分为两个阶段：榜首阶段，在低于熔点的温度下，将水分从冷冻的物料内进步，约有98%～99%的水分均在此时被除掉。第二阶段，将物料温度逐步升到或略高于室温，经此阶段水分能够削减到低于0.5%。此进程预冻温度为－40℃左右，时刻约两小时。冻干药品的干燥进步阶段，物料温度约为－30℃～－35℃，绝对压强约为4～7帕。链霉素的终究干燥温度可升至40℃，总干燥时刻约18小时。选用计算机自动化操控体系，有助于确保药品契合质量要求。

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