微波真空干燥技術(shù)及其在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用

1、微波真空干燥技術(shù)及其在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用微波真空干燥技術(shù)及其在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用常虹,李遠志',劉清化,龔麗,徐麗珍',王麗京'(1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州510642;2廣東省農(nóng)業(yè)機械研究所,廣東廣州510630)0_j摘-要微波真空干燥技術(shù)作為_種現(xiàn)代高新技術(shù),是綜合微波干燥和真空干燥各麓碌理,|燎并結(jié)合奄關(guān)試驗.分輯啦敬浪真空彳燥效果令重要兼i'-ii食鋁薯飛該技恭在鼠粳產(chǎn)品如,-j菠究現(xiàn)狀并央發(fā)良煎爨毪望jq髓一著l|微波真空干燥設(shè)備問題的解決和理論的完善,這種技術(shù)將在農(nóng)品加工中獲彳日于越來j曦j廣泛地菠恩q.一關(guān)鍵諷徽波真空彳澡技恭直.|0刖吾脫

2、水農(nóng)產(chǎn)品具有方便,健康,毋須冷藏,保藏運輸費用低等優(yōu)點,在世界各地有著廣'l涮的市場前求品質(zhì)一流的要求,而真空冷凍干燥的產(chǎn)品雖然品質(zhì)優(yōu)良,但存在干燥時間長,設(shè)備投資大,生產(chǎn)成本高的問題.微波加熱干燥農(nóng)產(chǎn)品時,微波能穿透真空干燥技術(shù)就應(yīng)運而生,它表現(xiàn)出兩者的優(yōu)點,既降低了干燥溫度又加快了干燥速度,產(chǎn)品的口感,風(fēng)味和復(fù)水性都較佳.1微波真空干燥的原理材料由極性分子和非極性分子組成,在電磁場作用下,極性分子從原來的隨機分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電場的極性排列取向,在高頻電磁場作用下造成分子的運動和相互摩擦從而產(chǎn)生能量使得介質(zhì)溫度不斷提高.因為電磁場的頻率極高,極性分子振動的頻率品_【=業(yè)時,在高頻電磁

3、場作用下,食品中的極性分子(水分子)吸收微波能產(chǎn)生熱量,使食品迅速加熱,干燥川.水和一般濕介質(zhì)在一定的介質(zhì)分壓作用,對應(yīng)一定的飽和溫度,真空度越大,濕物料所含的收稿日期項目基金作者簡介通訊作者水或濕介質(zhì)對應(yīng)的飽和溫度越低,即沸點溫度低,越易汽化逸出而使物料干燥,真空干燥就是根據(jù)這一熱物理特性,在真空條件下將氣相中的低壓水蒸氣及空氣等含量較少的不凝結(jié)氣體,借真空泵的抽吸而除去.真空干燥時物料的脫水是依靠熱傳導(dǎo)將外來熱量傳遞給被干燥物料的,而在低氣壓環(huán)境下,用對流方式進行熱傳遞速度較慢,妨礙了真空干燥優(yōu)點的發(fā)揮.微波干燥是利用介電加熱原理,依靠高頻電磁振蕩來引發(fā)分子運動,使被加熱物發(fā)熱,加熱方式有

4、別于傳統(tǒng)的對流,傳導(dǎo)與輻射,系微波直接真空f燥把微波于燥和真空干燥兩項技術(shù)結(jié)合起來,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,在一定的真空度下水分擴散速率加快,可以在低溫條件下對物料進行干燥,提供熱源,克服r真空狀態(tài)下常規(guī)熱傳導(dǎo)速率慢的缺點,因而大大縮短了干燥時間,提高了生產(chǎn)效率.2微波真空干燥的特點(1)干燥均勻快速.(2)能很好地保持食品的營養(yǎng)成分和風(fēng)味.(3)具有防霉,殺菌,保鮮的作用.(4)節(jié)能高效,安全環(huán)保.(5)易于控制及實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn).20070629廣東省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目(2003c201016).常虹(1983一),女,碩士,研究方向為食品加工與保藏.李遠志(1953一),男,食品科學(xué)與工程專業(yè)教授.圊

5、523幾個重要因素對微波真空干燥效果的影響由于物料種類和狀態(tài)T差別,微波真空干燥工藝并非固定不變.事實上,存微波真空I:燥過程中,物料內(nèi)部逐漸形成疏松多孔狀,具內(nèi)部的導(dǎo)熱微波真空干燥過程的進行,內(nèi)部溫度會高于外部,物料體積愈大,其內(nèi)外溫度梯度就愈大,內(nèi)部的熱傳導(dǎo)/f能平衡微波所產(chǎn)生的溫差,使溫度梯度達到不能接受的水平.岡此,一般應(yīng)預(yù)先把物料處理到起時不應(yīng)看成是許多小顆粒,而是一個整體,需要特出現(xiàn)時,需在物料接近減速下燥期時,降低微波功率,從而有效減少其內(nèi)外溫差,世反效果是延長干燥時間.壓力越低,水的沸點溫度越低,物料中水分擴受限于擊穿電場強度,因為在真空狀態(tài)下,氣體分子易被電場電離,而且空氣,

6、水汽的擊穿場強隨壓力而降低;電磁波頻率越低,氣體擊穿場強越小.氣體擊穿現(xiàn)象最容易發(fā)生在微波饋能耦合口以及腔微波能,而且會損壞部件并產(chǎn)生較大的微波反射,面,則會使食品焦糊,一股20kV/m的場強就可擊穿食品(介電常數(shù)不同).所以正確選擇真空度大小非常重要,真空度并非越高越好,過高的真空度僅能耗增大,而且擊穿放電的町能性增大2l.性非常強的物質(zhì),較易受到微波作用而發(fā)熱,岡此含水量愈高的物質(zhì),愈容易吸收微波,發(fā)熱也愈快;當水分含量降低,其吸收微波的能力也相應(yīng)降低.一般在干燥前期,物料中水分含量較高,輸入的微波功率n圖1微波功率對干燥效果的影響高,可采用連續(xù)微波加熱,這時大部分微波能被水吸收,水分迅速

7、遷移和蒸發(fā);在等速和減速r燥期間,隨著水分的減少,需要的微波能也少,可采用脈沖日J隙式微波加熱.1O08()604O20O十水分禽/%?一i似I-ra1_l(一bf()功率/KW圖1微波功率對干燥效果的影響以菠蘿漿為原料,研究_r菠蘿粉微波真空f所示.隨著微波功率的增力II,菠蘿漿的含水量遞微波功率人干2kW時,物料現(xiàn)局部過熱,以及出現(xiàn)打火現(xiàn)象,內(nèi)部現(xiàn)燒焦現(xiàn)象,色澤變差,澤卜,降低微波功率,町提高十制品的外觀質(zhì)量,節(jié)約能源.807O605040302(J1OOO103o4)5060lj伽j(Inir1)圖2微波時間對干燥效果的影響微波真空干燥時間的選擇I'分重要,也受到許多閔素的影響.

8、以菠蘿漿為原料,研究_r真空微波r燥菠蘿粉過程中微波時間對r燥效的影響,得到如圖2所示的結(jié)果.在98.299.2kPa的真空度I,在干燥初期物料的濕基含水率變化很小,這是由于物料內(nèi)部的水分子還沒有允分吸收大的微波能,熱源吖允足造成的;隨著干燥的繼續(xù)進行,物料內(nèi)部的極性分了震動加劇,更多的能量轉(zhuǎn)化為熱量,53岡謄拄微波真空干燥后期,物料內(nèi)部逐漸形成疏松多孔狀,一般干燥成品,含水率可以控制在3%-5%,如要求低至1%或以下,干燥時日J需相應(yīng)地延長.4微波真空干燥在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用微波真空干燥技術(shù)加丁溫度低,營養(yǎng)成分損失率低,脫水效率高,因此對含水率較高的水果蔬菜進行脫水加工時,更能發(fā)揮其優(yōu)勢.1

9、979年法國第一次在工業(yè)規(guī)模上應(yīng)用微波真空技術(shù)生產(chǎn)的柑橘粉呈發(fā)泡狀,易溶解,很好地保持了天然色,香,味,其維生素的保持率遠高于噴霧脫水膨化葡萄,能很好地保持鮮葡萄風(fēng)味和色澤,外形也能萎縮,由于微波干燥溫度低,F燥時間短,維生素B1,維生素B2,維生素C能得到較高的保留率_3】.李瑜4等分別采用熱風(fēng)十燥,真空f燥,冷凍干燥,微波真空1二燥與真空1二燥聯(lián)合干燥法對大蒜進行干燥,結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波真空F煤與40真空干燥聯(lián)合干燥法_f燥時間大大縮短,而f燥后蒜的硫代亞磺酸酯保留率比較接近冷凍干燥,可達到90%,與真空冷凍干燥蒜的色差差異極小,甚比凍干蒜的白度略好,但唯一不足的是蒜質(zhì)構(gòu)緊密/f的大量副產(chǎn)品南瓜

10、渣采用不同微波功率和壓強條件進行微波真空f燥,發(fā)現(xiàn)存668.37w,4000Pa條件干燥時,物料中胡蘿素的保留率最高,達到92.31%.韓清華等f1采用微波真空F燥膨化技術(shù)加:I蘋果脆片,可在40C左右,數(shù)分鐘內(nèi)達到干燥和膨化蘋果片的目的,極大地提高生產(chǎn)能,產(chǎn)品外形美觀,色香味俱佳,口感酥脆,營養(yǎng)成分高,實現(xiàn)_r蘋果脆片的快速,低溫,非油炸膨化加工.李遠志等【7】研究廠用微波真空干燥設(shè)備干燥酶解后的澄清型香蕉汁制作速溶香蕉粉的工藝,發(fā)現(xiàn)微波真空1二燥后產(chǎn)品的多項指標均優(yōu)于熱風(fēng)干燥的產(chǎn)品.筆者以廣東省農(nóng),機械研究所研制開發(fā)的微波真空干燥實驗設(shè)備為平臺,研究了菠蘿粉的微波真空f燥特性,試驗結(jié)果表明

11、菠蘿粉產(chǎn)品較好地保持了菠蘿原有的色澤,香味及維生素C等營養(yǎng)成分,水分含量在5%以下,溶解性好.微波真空干燥技術(shù)在其它食品加工領(lǐng)域也具有很大的發(fā)展?jié)摿?目前,已有Lin等8進行了微波真國54空=r煤小蝦的試驗,并將微波真空干燥的小蝦與熱風(fēng)干燥及冷凍干燥的小蝦進行質(zhì)量對比評價,發(fā)現(xiàn)利用微波真空干燥的小蝦比熱風(fēng)f燥的收縮小,復(fù)水性和水分保持能力強,并且在色澤,組織和風(fēng)味真空于燥設(shè)備對扇貝_r進行了干燥試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)f燥后的扇貝_r色,香,味及干燥時間都達到了較理想的效果.孫麗娟9等發(fā)現(xiàn)利用微波真空方式干燥蜂蜜速度快,溫度低,_F燥后的固體蜂蜜較好地保留了蜂蜜原有的品質(zhì).干燥過程中不會發(fā)生美拉德反應(yīng),

12、r燥后的蜂蜜顏色基本沒有變化,干燥前后其揮發(fā)性香氣成分雖有一定變化,但不影響其原始風(fēng)味.國內(nèi)近幾年這方面的技術(shù)應(yīng)用逐漸增多,如玉米片真空微波加工生產(chǎn)線,采用微波蒸煮=r燥新工藝實現(xiàn)r玉米片連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn).此外,微波真空干燥還可加工生產(chǎn)蛋黃粉,蘑菇類等.5展望微波真空f燥技術(shù)作為一種現(xiàn)代高新技術(shù),以其獨特的加熱特點和干燥機理為農(nóng)產(chǎn)品的開發(fā)對于用傳統(tǒng)干燥工藝難以干燥的物料,微波真空r燥技術(shù)發(fā)揮了重要作用.其產(chǎn)品色,香,味及熱敏性成分的保留率與真空冷凍1二燥接近,最有可能在食品干燥中部分代替真空冷凍干燥,大幅度檢測水分的手段,干燥終點的判斷還比較困難,在此今后還需要在完善數(shù)學(xué)模型;建立干燥過程的計算

13、機自動控制;與其它f燥技術(shù)相結(jié)合等方面開展進一步研究.參考文獻【1】郭梅,食品微波干燥,殺菌技術(shù)及其發(fā)展IJJ,天津農(nóng)學(xué)院,2003,10(13):56-58,【2】崔正偉,許時嬰,孫大文,微波真空干燥技術(shù)的進展J】,糧油加工與食品機械,2002,7:28-30.【3HumbertoVM,Advancesindehydrationoffoods【J】.JournalofFoodEngineering,2001,49;271-289.發(fā)酵工業(yè),2004,(30):54-58.【J】,食品與發(fā)酵工業(yè),2004:58-62,(下轉(zhuǎn)59頁)dried-seasonedsqnidH.FoodChemis

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16、cuumdryingtechnologyanditsapplicationintheprocessoftheDroduceChangHong,LiYuanzhil,LiuQinghua2,GongLi2,xuLizhen1,WangLijinff(1CollegeofFoodScience,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangdong,Guangzhou510642,China;2InstituteofAgriculturalMechamzationGtmngdongGuangdong,Guangzhou510630,China)Abstract:Microwavevacutmadrying,asal(indofnewtechnologynowadays,takestheadvantagesofbothmicrowaveandvacutmadrying.Theprinciple,Icharacteristicandappl