远红外与其他干燥技术的联合干燥技术在食品中的应用

1、远红外干燥技术在食品中的应用食品干燥的方法干燥技术按照不同的分类方法可以进行如下划分：按操作压力的不同可分为常压干燥和真空干燥；按操作方式的不同可分为间歇式干燥和连续式干燥； 按热能对湿物料传递方式的不同可分为对流干燥、传导干燥和辐射干燥。其中，辐射干燥按传热机理的不同又可分为远红外干燥和微波干燥。在以上几种食品干燥技术中，远红外干燥、微波干燥和真空冷冻干燥是近年来较为常用的干燥技术。常用食品干燥技术远红外干燥远红外干燥是利用远红外线辐射元件发生的远红外线为被加热物体所吸收， 直接转变为热能而使水分得以干燥。红外线是波长在 0.721000m 范围的电磁波， 一般把5.61000m 区域的红外线称为远红外线，而把 5.6m 以下的称为近红外线。远红外线在食品干燥领域中发展很快。因为在干燥过程中食品物料表面及内部分子可同时吸收远红外线，因此干燥速度快、生产效率高，干燥时间一般为近红外干燥时间的 1/2，为热风干燥的 1/10。远红外干燥可以节约能源，耗电量仅为近红外干燥的 1/2 左右，且设备规模小、建设费用低，干燥后产品质量好。微波干燥微波干燥就是利用微波加热的方法使物料中水分得以干燥

2、。微波是指频率为 300MHz 至 300kMHz， 波长为 11000mm 的高频交流电。常用加热频率为 915MHz 和 2450MHz。微波干燥具有以下优点：干燥速度快，加热时间短；热量直接产生在物料的内部，而不是从物料外表向内部传递，因而加热均匀，不会引起外焦内湿现象；水分吸热比干物质多，因而水分易于蒸发，物料本身吸热少，能保持原有的色、香、味，且食品中的营养成分不会被破坏。真空冷冻干燥真空冷冻干燥又称冷冻升华干燥，简称冻干。它是将湿物料降温冻结，然后在真空条件下使物料中的水分由固态冰直接升华为水蒸汽而排除，从而达到脱水干燥的目的。整个冻干过程包括三个分过程，分别是物料的预冻、升华干燥和解析干燥。食品干燥技术的优点食品在真空条件下干燥， 使物料中的易氧化成分不致氧化变质。同时，因低压缺氧，能杀死或抑制某些微生物的活力。食品在低温条件下干燥， 使物料中的热敏性成分能够保留下来，营养成分和风味物质损失少，可以最大限度地保留食品中的原有成分，使食品的色、香、味都得到较好的保持。食品物料在脱水前先经过冻结处理，从而凝固形成稳定的骨架结构；再经真空处理，水分升华实现干燥目的后，骨架结构仍

3、可保持稳定，使干制品保持原有形状。在干燥过程中，食品物料会形成多孔结构，获得良好的速溶性和复水性。食品物料中的水分在冻结处理后以冰晶形态存在，原来溶于水的溶解物质会均匀分布在物料中。真空处理时这些溶解物质会析出，避免了物料内部水分向表面迁移所携带的溶解物质析出而造成表面硬化的现象。冻干的后一阶段仍在真空条件下进行， 因而脱水比较彻底，经过冻干的制品水分活度较低，再配以真空或充氮等特殊包装，可以在常温下长期贮存，这样在食品运输过程中就不需要再建立耗资巨大的冷链，且干燥后制品重量轻，运输、携带方便。在农产品中的应用我国是一个农业大国, 在土地面积逐渐减少的情况下, 粮食产量仍逐年递增。但粮食收获季节性强, 若遇阴雨天气, 将造成丰产不丰收的结果。谷物干燥时, 如果干燥速度过快, 内部水分来不及向外部扩散, 容易产生爆腰, 降低粮食品质。如果采用远红外技术来干燥谷物, 不仅干燥质量好, 而且干燥效率高。Afzal .T .M , Abe .T 研究了大麦以及糙米的远红外干燥, 取得了满意的效果。在谷物热加工方面, 莫斯科国立食品工业大学与一些企业联合开发了高温红外热加工工艺, 强化加热过程,

4、 缩短加热时间。另外, 对于农作物的杀虫、灭卵和灭菌, 最常用的方法是通入有毒气体, 如氧化乙烯、氧化丙烯以及氧化乙烯和溴甲烷的混合气体。但使用这些有毒气体会带来一系列潜在的安全问题, 而采用远红外干燥技术不仅节省了成本, 而且减少了药物的污染程度, 避免了因剧毒药物而引起人身事故的可能性。目前, 我国此项应用还比较薄弱, 解决低温和高效率之间的问题是农产品干燥的关键问题。远红外辐射器的辐射特性与农作物的吸收特性之间匹配问题还需要进一步研究。因此, 通过反复试验开发出的新型低温高能远红外辐射器, 必将带来巨大的经济效益和社会效益。在食品加工中的应用脱水果蔬越来越受到现代消费者的喜爱。利用远红外辐射技术可使果蔬组织内水分子处于激活状态, 从而引起振动, 使水分子脱附, 达到提高脱水效率的目的。肖旭霖等分析了远红外干燥洋葱时温度等因素对洋葱干燥时间、成品品质的影响, 得出最佳温度范围, 建立了以复水比、脱水速率和维生素 C 的含量为指标的数学模型。唐晓峰 采用远红外辐射干燥技术, 根据匹配原则, 合理选择辐射涂料配方, 成功地解决了传统干制方法中“黑心”、 “黑角”的生产难题, 使魔芋干制

5、加工取得良好的效果。吴继红等人采用清华大学高科技开发公司研制的新型“特征远红外” 设备, 进行大葱、菠菜、胡萝卜、苹果、梨等果蔬的干制研究, 原料的营养及色香味均得到了良好的保存且复水性能好, 是快餐食品极好的配料。Umesh Hebbar .H, Rastogi .N .K 对腰果仁远红外干燥进行了研究:在低温条件下, 腰果仁干燥品质得到很好的保证, 消耗能量为 28 .7kJ mol ;Afzal .T .M , Abe .T采用远红外干燥技术对马铃薯的干燥进行研究, 干燥效率明显提高, 并建立了湿度与辐射强度的数学模型;Mongpraneet .S , Abe .T , Tsurusaki .T 对洋葱远红外快速干燥进行了研究, 得到满意的效果。面食的干燥也是食品干燥的一个重要组成部分。采用远红外干燥的挂面表面不形成粗糙现象, 干燥时间大大缩短, 并且含菌率只有热风干燥的 3/1000 1/10000 , 使产品的保存期延长。如采用河南省星光高能设备有限公司与河南东方集团公司郑州机械制造总公司联合研制的远红外挂面快速干燥机干燥挂面, 经济效益明显, 同时还具有占地面积小、无环境污

6、染、生产工艺简单、劳动生产率高等显著特点。在烤烟上的应用用无毒、无放射性金属氧化物组成的新型远红外涂料来烤烟, 可将涂料涂刷在烟叶烤房内任何基体的火笼上。涂料受热后即可发射远红外线, 对烟叶进行辐射、传热和烘干。由于远红外线的传热速度相当于光速, 热量损失小, 采用远红外辐射技术能在短时间内消除烤房内出现的上、下层温差, 使烟叶变黄期、干筋期上下层温度一致, 定色期易于掌握, 可有效地杜绝青烟的产生。同时远红外线具有一定的穿透性, 能使烤烟叶里外一起受热, 缩短干筋时间。远红外烤烟各烘烤阶段温度比未涂涂料烤房分别低 2 5 。因此, 烤出的烟叶油分、香气保存好, 芳香味相应增加, 颜色也普遍由未涂涂料烤出的淡黄、黄色加深呈枯黄色, 使烟叶的质量、等级均得到提高。采用了远红外涂料烤烟技术后, 节能 20 % 25 %, 平均每烤 1kg 烟节煤 0 .6kg 。一个容量 250 竿烟小烤房, 烤一季烟可节煤 0 .5 0 .6t , 折人民币 60 80 元。提高中、上等烟 10 % 15 %, 均价提高 0 .6 元, 每 hm2 烟烤后可增值 1 800 2 250 元。采用远红外涂

7、料成本低, 使用方法简单, 易于掌握。每个烤房只要 40 元涂料费就可连续使用一个烤季。每烤一房烟可节省时间 8 10min , 提高了生产率 。在食品机械中的应用随着科技水平的提高, 各类食品机械、农产品加工机械等表面涂饰物的干燥工艺水平和质量要求也不断提高, 油漆的品种也愈来愈多。涂料大多用有机、高分子化合物配制而成, 在远红外区有着强烈的吸收带, 所以采用远红外辐射技术进行涂料的干燥和硬化, 在降低能耗、提高效率和产品质量方面都大大超过传统的方法。采用远红辐射技术还能改造老设备, 挖掘生产的潜力。如在热元件外涂一层远红外涂料, 即使其它条件不变, 也能收到一定的效果。另外, 食品生产机械一般都是处在高温高压状态下, 其金属加工的热处理工序对整机有非常大的影响。如焊后的应力消除就是不可缺少的工序, 否则在高压情况下, 由于内应力的作用, 可能发生裂伤而造成严重的后果。但是不论焊前预热还是焊后消除应力, 都必须有足够的热量。过去的焊前预热主要采用乙炔火焰、电热、工频感应加热方式, 火焰喷射方式会改变材质的性能, 电热效率不高, 工频感应法设备又比较复杂, 而利用远红外加热技术无上述缺点, 还有用电省、占地面积小等优点。通过深入研究远红外辐射技术的节能机理匹配原则, 可以有针对性地开发新的适合加工对象的远红外产品, 节约日益枯竭的自然资源。低温远红外辐射技术的研制开发, 对食品工程的产品多样化、提高产品的加工品质有着重要的意义。远红外技术是一门跨学科的多边科学, 具有广泛的应用领域, 深入开发远红外辐射技术必将推动科学技术的发展。

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