微波真空干燥技术及其在农产品加工中的应用

1、微波真空干燥技术及其在农产品加工中的应用微波真空干燥技术及其在农产品加工中的应用常虹,李远志',刘清化,龚丽,徐丽珍',王丽京'(1华南农业大学食品学院,广东广州510642;2广东省农业机械研究所,广东广州510630)0_j摘-要微波真空干燥技术作为_种现代高新技术,是综合微波干燥和真空干燥各麓碌理,|燎并结合奄关试验.分辑啦敬浪真空彳燥效果令重要兼i'-ii食铝薯飞该技恭在鼠粳产品如,-j菠究现状并央发良煎爨毪望jq髓一着l|微波真空干燥设备问题的解决和理论的完善,这种技术将在农品加工中获彳日于越来j曦j广泛地菠恩q.一关键讽徽波真空彳澡技恭直.|0刖吾脱

2、水农产品具有方便,健康,毋须冷藏,保藏运输费用低等优点,在世界各地有着广'l涮的市场前求品质一流的要求,而真空冷冻干燥的产品虽然品质优良,但存在干燥时间长,设备投资大,生产成本高的问题.微波加热干燥农产品时,微波能穿透真空干燥技术就应运而生,它表现出两者的优点,既降低了干燥温度又加快了干燥速度,产品的口感,风味和复水性都较佳.1微波真空干燥的原理材料由极性分子和非极性分子组成,在电磁场作用下,极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向,在高频电磁场作用下造成分子的运动和相互摩擦从而产生能量使得介质温度不断提高.因为电磁场的频率极高,极性分子振动的频率品_【=业时,在高频电磁

3、场作用下,食品中的极性分子(水分子)吸收微波能产生热量,使食品迅速加热,干燥川.水和一般湿介质在一定的介质分压作用,对应一定的饱和温度,真空度越大,湿物料所含的收稿日期项目基金作者简介通讯作者水或湿介质对应的饱和温度越低,即沸点温度低,越易汽化逸出而使物料干燥,真空干燥就是根据这一热物理特性,在真空条件下将气相中的低压水蒸气及空气等含量较少的不凝结气体,借真空泵的抽吸而除去.真空干燥时物料的脱水是依靠热传导将外来热量传递给被干燥物料的,而在低气压环境下,用对流方式进行热传递速度较慢,妨碍了真空干燥优点的发挥.微波干燥是利用介电加热原理,依靠高频电磁振荡来引发分子运动,使被加热物发热,加热方式有

4、别于传统的对流,传导与辐射,系微波直接真空f燥把微波于燥和真空干燥两项技术结合起来,充分发挥各自优势,在一定的真空度下水分扩散速率加快,可以在低温条件下对物料进行干燥,提供热源,克服r真空状态下常规热传导速率慢的缺点,因而大大缩短了干燥时间,提高了生产效率.2微波真空干燥的特点(1)干燥均匀快速.(2)能很好地保持食品的营养成分和风味.(3)具有防霉,杀菌,保鲜的作用.(4)节能高效,安全环保.(5)易于控制及实现连续化生产.20070629广东省农业攻关项目(2003c201016).常虹(1983一),女,硕士,研究方向为食品加工与保藏.李远志(1953一),男,食品科学与工程专业教授.圊

5、523几个重要因素对微波真空干燥效果的影响由于物料种类和状态T差别,微波真空干燥工艺并非固定不变.事实上,存微波真空I:燥过程中,物料内部逐渐形成疏松多孔状,具内部的导热微波真空干燥过程的进行,内部温度会高于外部,物料体积愈大,其内外温度梯度就愈大,内部的热传导/f能平衡微波所产生的温差,使温度梯度达到不能接受的水平.冈此,一般应预先把物料处理到起时不应看成是许多小颗粒,而是一个整体,需要特出现时,需在物料接近减速下燥期时,降低微波功率,从而有效减少其内外温差,世反效果是延长干燥时间.压力越低,水的沸点温度越低,物料中水分扩受限于击穿电场强度,因为在真空状态下,气体分子易被电场电离,而且空气,

6、水汽的击穿场强随压力而降低;电磁波频率越低,气体击穿场强越小.气体击穿现象最容易发生在微波馈能耦合口以及腔微波能,而且会损坏部件并产生较大的微波反射,面,则会使食品焦糊,一股20kV/m的场强就可击穿食品(介电常数不同).所以正确选择真空度大小非常重要,真空度并非越高越好,过高的真空度仅能耗增大,而且击穿放电的町能性增大2l.性非常强的物质,较易受到微波作用而发热,冈此含水量愈高的物质,愈容易吸收微波,发热也愈快;当水分含量降低,其吸收微波的能力也相应降低.一般在干燥前期,物料中水分含量较高,输入的微波功率n图1微波功率对干燥效果的影响高,可采用连续微波加热,这时大部分微波能被水吸收,水分迅速

7、迁移和蒸发;在等速和减速r燥期间,随着水分的减少,需要的微波能也少,可采用脉冲日J隙式微波加热.1O08()604O20O十水分禽/%?一i似I-ra1_l(一bf()功率/KW图1微波功率对干燥效果的影响以菠萝浆为原料,研究_r菠萝粉微波真空f所示.随着微波功率的增力II,菠萝浆的含水量递微波功率人干2kW时,物料现局部过热,以及出现打火现象,内部现烧焦现象,色泽变差,泽卜,降低微波功率,町提高十制品的外观质量,节约能源.807O605040302(J1OOO103o4)5060lj伽j(Inir1)图2微波时间对干燥效果的影响微波真空干燥时间的选择I'分重要,也受到许多闵素的影响.

8、以菠萝浆为原料,研究_r真空微波r燥菠萝粉过程中微波时间对r燥效的影响,得到如图2所示的结果.在98.299.2kPa的真空度I,在干燥初期物料的湿基含水率变化很小,这是由于物料内部的水分子还没有允分吸收大的微波能,热源吖允足造成的;随着干燥的继续进行,物料内部的极性分了震动加剧,更多的能量转化为热量,53冈誊拄微波真空干燥后期,物料内部逐渐形成疏松多孔状,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,干燥时日J需相应地延长.4微波真空干燥在农产品加工中的应用微波真空干燥技术加丁温度低,营养成分损失率低,脱水效率高,因此对含水率较高的水果蔬菜进行脱水加工时,更能发挥其优势.1

9、979年法国第一次在工业规模上应用微波真空技术生产的柑橘粉呈发泡状,易溶解,很好地保持了天然色,香,味,其维生素的保持率远高于喷雾脱水膨化葡萄,能很好地保持鲜葡萄风味和色泽,外形也能萎缩,由于微波干燥温度低,F燥时间短,维生素B1,维生素B2,维生素C能得到较高的保留率_3】.李瑜4等分别采用热风十燥,真空f燥,冷冻干燥,微波真空1二燥与真空1二燥联合干燥法对大蒜进行干燥,结果发现微波真空F煤与40真空干燥联合干燥法_f燥时间大大缩短,而f燥后蒜的硫代亚磺酸酯保留率比较接近冷冻干燥,可达到90%,与真空冷冻干燥蒜的色差差异极小,甚比冻干蒜的白度略好,但唯一不足的是蒜质构紧密/f的大量副产品南瓜

10、渣采用不同微波功率和压强条件进行微波真空f燥,发现存668.37w,4000Pa条件干燥时,物料中胡萝素的保留率最高,达到92.31%.韩清华等f1采用微波真空F燥膨化技术加:I苹果脆片,可在40C左右,数分钟内达到干燥和膨化苹果片的目的,极大地提高生产能,产品外形美观,色香味俱佳,口感酥脆,营养成分高,实现_r苹果脆片的快速,低温,非油炸膨化加工.李远志等【7】研究厂用微波真空干燥设备干燥酶解后的澄清型香蕉汁制作速溶香蕉粉的工艺,发现微波真空1二燥后产品的多项指标均优于热风干燥的产品.笔者以广东省农,机械研究所研制开发的微波真空干燥实验设备为平台,研究了菠萝粉的微波真空f燥特性,试验结果表明

11、菠萝粉产品较好地保持了菠萝原有的色泽,香味及维生素C等营养成分,水分含量在5%以下,溶解性好.微波真空干燥技术在其它食品加工领域也具有很大的发展潜力.目前,已有Lin等8进行了微波真国54空=r煤小虾的试验,并将微波真空干燥的小虾与热风干燥及冷冻干燥的小虾进行质量对比评价,发现利用微波真空干燥的小虾比热风f燥的收缩小,复水性和水分保持能力强,并且在色泽,组织和风味真空于燥设备对扇贝_r进行了干燥试验,结果发现f燥后的扇贝_r色,香,味及干燥时间都达到了较理想的效果.孙丽娟9等发现利用微波真空方式干燥蜂蜜速度快,温度低,_F燥后的固体蜂蜜较好地保留了蜂蜜原有的品质.干燥过程中不会发生美拉德反应,

12、r燥后的蜂蜜颜色基本没有变化,干燥前后其挥发性香气成分虽有一定变化,但不影响其原始风味.国内近几年这方面的技术应用逐渐增多,如玉米片真空微波加工生产线,采用微波蒸煮=r燥新工艺实现r玉米片连续化工业生产.此外,微波真空干燥还可加工生产蛋黄粉,蘑菇类等.5展望微波真空f燥技术作为一种现代高新技术,以其独特的加热特点和干燥机理为农产品的开发对于用传统干燥工艺难以干燥的物料,微波真空r燥技术发挥了重要作用.其产品色,香,味及热敏性成分的保留率与真空冷冻1二燥接近,最有可能在食品干燥中部分代替真空冷冻干燥,大幅度检测水分的手段,干燥终点的判断还比较困难,在此今后还需要在完善数学模型;建立干燥过程的计算

13、机自动控制;与其它f燥技术相结合等方面开展进一步研究.参考文献【1】郭梅,食品微波干燥,杀菌技术及其发展IJJ,天津农学院,2003,10(13):56-58,【2】崔正伟,许时婴,孙大文,微波真空干燥技术的进展J】,粮油加工与食品机械,2002,7:28-30.【3HumbertoVM,Advancesindehydrationoffoods【J】.JournalofFoodEngineering,2001,49;271-289.发酵工业,2004,(30):54-58.【J】,食品与发酵工业,2004:58-62,(下转59页)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