微波干燥節(jié)能技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展_

[摘要]本文對(duì)微波干燥節(jié)能技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單介紹，并著重描述了微波傳熱與其他傳統(tǒng)的傳熱方式相結(jié)合、與其它干燥技術(shù)相結(jié)合對(duì)食品進(jìn)行干燥的工作原理及技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，zui后展望了微波干燥節(jié)能技術(shù)在食品工業(yè)中的發(fā)展趨勢(shì)。[關(guān)鍵詞]微波干燥 節(jié)能技術(shù) 食品工業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)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(xué)材料等)和新型藥物制品等新產(chǎn)品的出現(xiàn), 傳統(tǒng)的干燥技術(shù)和干燥設(shè)備已不能夠很好的適應(yīng)工藝操作的要求。而微波干燥節(jié)能技術(shù)作為第4代干燥技術(shù)[1]，不需加熱介質(zhì),便于控制,熱效率高,目前已在食品、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)和輕工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用并表現(xiàn)出了顯著的*性。一、微波干燥節(jié)能技術(shù)：微波干燥節(jié)能技術(shù)是通過(guò)感應(yīng)加熱和介質(zhì)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(zhuǎn)變?yōu)闊崃繌亩_(dá)到干燥的目的。其特殊的加熱方式使食品溫度短時(shí)間內(nèi)快速升高,干燥時(shí)間非常短,一般可縮短50 %左右或更多；有利于對(duì)溫度敏感的物質(zhì)進(jìn)行低溫干燥，微波干燥節(jié)能技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展_。保持食品的性質(zhì)；產(chǎn)品質(zhì)量高,微波加熱溫度均勻,表里一致地干燥產(chǎn)品；微波源可即開(kāi)即用,功率連續(xù)可調(diào),反應(yīng)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(shù)在食品工業(yè)中越來(lái)越受到重視。二、微波干燥節(jié)能技術(shù)與其它干燥技術(shù)的組合應(yīng)用常用的干燥操作技術(shù)有熱風(fēng)干燥、真空干燥和冷凍干燥等。真空干燥與熱風(fēng)干燥相比雖然能部分保留食品的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分, 但傳熱速度慢, 干燥時(shí)間長(zhǎng)；冷凍干燥的優(yōu)點(diǎn)在于能夠很好地保持食品的色、香、味, 營(yíng)養(yǎng)流失較少, 但生產(chǎn)成本比較高；微波節(jié)能干燥作為新型的干燥技術(shù)，有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但是微波加熱的局部溫度可超過(guò)100℃，容易出現(xiàn)過(guò)度加熱，從而導(dǎo)致食品品質(zhì)下降, 營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味損失。為此，應(yīng)積極探索微波干燥和其它干燥技術(shù)的有效結(jié)合方式，達(dá)到節(jié)能降耗，降低成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)的目的。（一）食品微波干燥節(jié)能技術(shù)與對(duì)流干燥技術(shù)結(jié)合1、工作原理微波節(jié)能干燥與對(duì)流干燥在恒速階段結(jié)合，雖也能起到一定的預(yù)熱作用，縮微波干燥節(jié)能技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展_短干燥時(shí)間，但是會(huì)增加干燥成本，并且對(duì)總的干燥時(shí)間影響不大。在降速干燥階段，對(duì)流干燥的速率降低，干燥時(shí)間增長(zhǎng)，如果此時(shí)與微波干燥節(jié)能技術(shù)聯(lián)合，微波將把食品內(nèi)部的水分迅速地蒸發(fā)，從而能較大地提高干燥效率。2、應(yīng)用現(xiàn)狀：食品微波干燥節(jié)能技術(shù)與對(duì)流干燥技術(shù)結(jié)合主要應(yīng)用于果蔬類食品的干燥，因?yàn)槭吖恳话阍跒?0%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(duì)流干燥技術(shù)以低價(jià)能源提供熱量。zui終含水量要求大都在5%左右，此時(shí)用微波干燥正適合，可大大提高干燥速度，縮短干燥時(shí)間，同時(shí)，微波對(duì)果蔬有殺菌作用。因此，微波節(jié)能干燥和對(duì)流干燥技術(shù)相結(jié)合，是值得開(kāi)發(fā)和推廣的，但是目前微波干燥節(jié)能技術(shù)與對(duì)流干燥技術(shù)的的組合，應(yīng)用較少。（二）食品微波干燥節(jié)能技術(shù)與真空干燥技術(shù)結(jié)合1、工作原理：在真空干燥過(guò)程中，食品是通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式接收外來(lái)熱量的, 但在低氣壓的條件下用對(duì)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(shù)是靠高頻電磁振蕩來(lái)引發(fā)分子運(yùn)動(dòng)，用微波直接加熱使食品本身成為一個(gè)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(shù)結(jié)合，使得水或溶劑分子的傳熱在真空環(huán)境下相對(duì)比較容易, 大大縮短了干燥時(shí)間, 提高了生產(chǎn)效率。2、應(yīng)用現(xiàn)狀： 國(guó)外*次應(yīng)用微波真空干燥技術(shù)是加工速溶桔粉,結(jié)果發(fā)現(xiàn)維生素等熱敏性營(yíng)養(yǎng)成分的保持率遠(yuǎn)高于噴霧干燥[4]；美國(guó)用微波真空干燥技術(shù)生產(chǎn)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(fēng)味和色澤。在干燥酸莓的過(guò)程中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)如用微波來(lái)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)較硬。國(guó)內(nèi)的科學(xué)家們也對(duì)微波干燥技術(shù)與真空干燥技術(shù)的結(jié)合做了大量的研究，如對(duì)大蒜的干燥、對(duì)生產(chǎn)南瓜汁副產(chǎn)品的干燥，用微波真空干燥膨化技術(shù)加工蘋果脆片等，發(fā)現(xiàn)雖然在產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)上不如冷凍干燥，但是可大大縮短干燥時(shí)間，熱敏性成分保持率高，產(chǎn)品外形美觀，色香味俱佳，口感好，多項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)干燥技術(shù)。（二）食品微波干燥節(jié)能技術(shù)與真空冷凍干燥技術(shù)結(jié)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(dòng)，并相互摩擦，從而將電磁能轉(zhuǎn)化為水分升華所需的潛熱。2、應(yīng)用現(xiàn)狀：Cop son D A在1958 年行了微波冷凍干燥試驗(yàn)，其后，Hammomd L H對(duì)牛肉、蝦做了微波凍干試驗(yàn),證明了可以大幅度縮短干燥時(shí)間。施明恒等用微波真空冷凍干燥技術(shù)對(duì)蜂王漿進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)具有干燥時(shí)間短,干燥質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)[3]。通過(guò)國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們研究證實(shí)，可以發(fā)現(xiàn)微波真空干燥技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：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(zhì),能滅菌或抑制某些細(xì)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(chǎn)品表面硬化的現(xiàn)象；3) 產(chǎn)品具有很理想的速溶性和復(fù)水性。但是，經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，微波真空干燥技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展緩慢，zui主要的原因是：設(shè)備一次性投資成本高[4];微波加熱系統(tǒng)的加熱均勻性、溫度的可控性和安全性問(wèn)題[5];制冷系統(tǒng)的圍捕水器效率低的問(wèn)題；真空系統(tǒng)能耗大以及控制系統(tǒng)控制干燥進(jìn)程中的問(wèn)題等等。因此,微波真空冷凍干燥還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。五、微波干燥節(jié)能技術(shù)的在食品工業(yè)應(yīng)用上的發(fā)展趨勢(shì) 目前，關(guān)于微波干燥節(jié)能技術(shù)同其它技術(shù)進(jìn)行復(fù)合干燥的研究較少, 這是因?yàn)槲⒉ǜ稍锏臒醾鬟f過(guò)程的復(fù)雜性和瞬時(shí)性, 缺少合理描述其過(guò)程特性的理論模型；再有我國(guó)已生產(chǎn)的微波干燥設(shè)備在產(chǎn)品的自動(dòng)化控制程度、外觀質(zhì)量、成套性和功能組合性方面有待進(jìn)一步提高; 還有從研究的對(duì)象分析, 大多數(shù)集中在糧食和果蔬類等原料的微波干燥節(jié)能技術(shù)研究,而有關(guān)水產(chǎn)品的微波干燥研究報(bào)道則少見(jiàn)。山東科弘微波能有限公司 鄭立偉