微波干燥節(jié)能技術在食品工業(yè)中的應用與發(fā)展_

[摘要]本文對微波干燥節(jié)能技術在食品工業(yè)中的應用做了簡單介紹，并著重描述了微波傳熱與其他傳統的傳熱方式相結合、與其它干燥技術相結合對食品進行干燥的工作原理及技術的應用現狀，zui后展望了微波干燥節(jié)能技術在食品工業(yè)中的發(fā)展趨勢。[關鍵詞]微波干燥 節(jié)能技術 食品工業(yè)隨著科學技術的發(fā)展, 新型食品、生物制品、新型材料(納米材料、生物醫(yī)學材料等)和新型藥物制品等新產品的出現, 傳統的干燥技術和干燥設備已不能夠很好的適應工藝操作的要求。而微波干燥節(jié)能技術作為第4代干燥技術[1]，不需加熱介質,便于控制,熱效率高,目前已在食品、農產品加工業(yè)和輕工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛應用并表現出了顯著的*性。一、微波干燥節(jié)能技術：微波干燥節(jié)能技術是通過感應加熱和介質加熱，使食品中的水分和脂肪不同程度地吸收微波能量，并把它轉變?yōu)闊崃繌亩_到干燥的目的。其特殊的加熱方式使食品溫度短時間內快速升高,干燥時間非常短,一般可縮短50 %左右或更多；有利于對溫度敏感的物質進行低溫干燥，微波干燥節(jié)能技術在食品工業(yè)中的應用與發(fā)展_。保持食品的性質；產品質量高,微波加熱溫度均勻,表里一致地干燥產品；微波源可即開即用,功率連續(xù)可調,反應易于控制,能源利用率高,熱能幾乎全部作用在食品上,節(jié)能且環(huán)保。因而微波干燥節(jié)能技術在食品工業(yè)中越來越受到重視。二、微波干燥節(jié)能技術與其它干燥技術的組合應用常用的干燥操作技術有熱風干燥、真空干燥和冷凍干燥等。真空干燥與熱風干燥相比雖然能部分保留食品的色、香、味及營養(yǎng)成分, 但傳熱速度慢, 干燥時間長；冷凍干燥的優(yōu)點在于能夠很好地保持食品的色、香、味, 營養(yǎng)流失較少, 但生產成本比較高；微波節(jié)能干燥作為新型的干燥技術，有著諸多優(yōu)點，但是微波加熱的局部溫度可超過100℃，容易出現過度加熱，從而導致食品品質下降, 營養(yǎng)風味損失。為此，應積極探索微波干燥和其它干燥技術的有效結合方式，達到節(jié)能降耗，降低成本，提高產品品質的目的。（一）食品微波干燥節(jié)能技術與對流干燥技術結合1、工作原理微波節(jié)能干燥與對流干燥在恒速階段結合，雖也能起到一定的預熱作用，縮微波干燥節(jié)能技術在食品工業(yè)中的應用與發(fā)展_短干燥時間，但是會增加干燥成本，并且對總的干燥時間影響不大。在降速干燥階段，對流干燥的速率降低，干燥時間增長，如果此時與微波干燥節(jié)能技術聯合，微波將把食品內部的水分迅速地蒸發(fā)，從而能較大地提高干燥效率。2、應用現狀：食品微波干燥節(jié)能技術與對流干燥技術結合主要應用于果蔬類食品的干燥，因為蔬果含水量一般在為70%左右，在恒速干燥段需要大量的熱量以蒸發(fā)的大量的水分，此階段用對流干燥技術以低價能源提供熱量。zui終含水量要求大都在5%左右，此時用微波干燥正適合，可大大提高干燥速度，縮短干燥時間，同時，微波對果蔬有殺菌作用。因此，微波節(jié)能干燥和對流干燥技術相結合，是值得開發(fā)和推廣的，但是目前微波干燥節(jié)能技術與對流干燥技術的的組合，應用較少。（二）食品微波干燥節(jié)能技術與真空干燥技術結合1、工作原理：在真空干燥過程中，食品是通過熱傳導的方式接收外來熱量的, 但在低氣壓的條件下用對流方式向食品傳遞熱量非常困難,速度也比較慢。微波干燥節(jié)能技術是靠高頻電磁振蕩來引發(fā)分子運動，用微波直接加熱使食品本身成為一個發(fā)熱體, 打破了傳熱的這一限制因素。微波節(jié)能干燥與真空干燥技術結合，使得水或溶劑分子的傳熱在真空環(huán)境下相對比較容易, 大大縮短了干燥時間, 提高了生產效率。2、應用現狀： 國外*次應用微波真空干燥技術是加工速溶桔粉,結果發(fā)現維生素等熱敏性營養(yǎng)成分的保持率遠高于噴霧干燥[4]；美國用微波真空干燥技術生產脫水膨化葡萄, 折干率為25 %，并能夠很好地保持新鮮葡萄的外形、風味和色澤。在干燥酸莓的過程中，科學家發(fā)現如用微波來間歇控制真空,可改善微波加熱的均勻性，不足之處在于zui終獲得的產品結構較硬。國內的科學家們也對微波干燥技術與真空干燥技術的結合做了大量的研究，如對大蒜的干燥、對生產南瓜汁副產品的干燥，用微波真空干燥膨化技術加工蘋果脆片等，發(fā)現雖然在產品質構上不如冷凍干燥，但是可大大縮短干燥時間，熱敏性成分保持率高，產品外形美觀，色香味俱佳，口感好，多項指標均優(yōu)于傳統干燥技術。（二）食品微波干燥節(jié)能技術與真空冷凍干燥技術結合1、工作原理：電磁的作用下使食品中的水分子發(fā)生振動，并相互摩擦，從而將電磁能轉化為水分升華所需的潛熱。2、應用現狀：Cop son D A在1958 年行了微波冷凍干燥試驗，其后，Hammomd L H對牛肉、蝦做了微波凍干試驗,證明了可以大幅度縮短干燥時間。施明恒等用微波真空冷凍干燥技術對蜂王漿進行了實驗研究，發(fā)現具有干燥時間短,干燥質量高的優(yōu)點[3]。通過國內外的科學家們研究證實，可以發(fā)現微波真空干燥技術具有以下優(yōu)點：1) 干燥速度快、熱效率高；2) 因低壓缺氧及微波環(huán)境，食品不易氧化變質,能滅菌或抑制某些細菌的活力，并可以zui大限度的保留食品的色、香、味及原有的成分， 避免了產品表面硬化的現象；3) 產品具有很理想的速溶性和復水性。但是，經查閱相關文獻，微波真空干燥技術工業(yè)化應用的發(fā)展緩慢，zui主要的原因是：設備一次性投資成本高[4];微波加熱系統的加熱均勻性、溫度的可控性和安全性問題[5];制冷系統的圍捕水器效率低的問題；真空系統能耗大以及控制系統控制干燥進程中的問題等等。因此,微波真空冷凍干燥還處于實驗室研究階段。五、微波干燥節(jié)能技術的在食品工業(yè)應用上的發(fā)展趨勢 目前，關于微波干燥節(jié)能技術同其它技術進行復合干燥的研究較少, 這是因為微波干燥的熱傳遞過程的復雜性和瞬時性, 缺少合理描述其過程特性的理論模型；再有我國已生產的微波干燥設備在產品的自動化控制程度、外觀質量、成套性和功能組合性方面有待進一步提高; 還有從研究的對象分析, 大多數集中在糧食和果蔬類等原料的微波干燥節(jié)能技術研究,而有關水產品的微波干燥研究報道則少見。山東科弘微波能有限公司 鄭立偉