干燥工艺在食品制作中的作用

　　　微波干燥不同于热风及其它干燥方式，由于其独特的加热特性，物料干燥速度快、干燥时间短、干后品质和利用率高，因而在农产品加工及食品工业中越来越受到重视。早在十几年前，国外对微波干燥粮食进行了研究，而近几年又有关于微波干燥鲜果、鲜菜等果蔬原料的研究报道。目前，国内在微波干燥技术应用于食品加工方面的研究也日益增多，但大多数集中在小麦、稻谷和玉米等谷类，荔枝、龙眼、果脯、土豆、胡萝卜、鲜姜等果蔬类食品原料的研究，而水产品的微波干燥研究报道较少。本文对近年来微波干燥技术在食品工业中的应用研究进行了介绍，分析了现状和存在的问题，提出了将来可能重点研究的方向。旨在促进这一**脱水的新技术在我国食品工业中的应用和理论研究。　　1微波干燥食品的研究现状　　1.1谷类的微波干燥研究　　1.1.1小麦的微波干燥针对小麦热风干燥中存在的问题，朱德泉等研究了小麦微波干燥特性及其对干后品质的影响。结果表明，小麦微波干燥全过程包括恒速和降速两个干燥阶段，小麦失水过程绝大部分处于恒速阶段。说明对于小麦的微波干燥，可采用分段干燥方式，即不同干燥阶段采用不同的加热措施进行。在微波干燥对小麦品质的影响方面，表现在小麦籽粒的发芽率对干燥温度比较敏感，可以作为小麦热损伤的指标。在小麦微波干燥能耗方面，主要受排湿风速的影响。并得出采用干燥功率为0.2W／g，铺放厚度为2cm，风速为45m／min的工艺，可保持小麦干燥后的种用价值和食用价值。　　1.1.2稻谷及其制品的微波干燥爆腰率增加和发芽率降低等现象，是稻谷种子在干燥过程中常常出现的问题。于秀荣等对粳稻种子进行了微波干燥试验，得出低功率、长流程的工艺条件干燥稻谷，可在降低水分的同时，保证稻谷的种用品质及爆腰率增加值低于5％。因此，只要选择合适的低功率和较长时间的加热，微波干燥稻谷是可行的。王俊等研究发现，微波干燥时谷物的失水、温度变化过程均可分为2个阶段，干燥功率在0.2W／g以下，发芽率高，爆腰率低。微波干燥储藏3～6个月后稻谷内脂肪酸含量比热风干燥的低。朱德文通过试验得出了微波干燥稻谷的**工艺为：干燥功率≤0.2W／g、温度50℃、平均失水率0.1％／min.可见，微波干燥稻谷的功率控制在不超过0.2W／g，是他们一致的结论。董铁有等研究了顺流通风状态下厚层糙米的微波干燥，结果是随着微波功率的增加，糙米的温度和干燥速度随之增加。当微波功率控制在0.05kW／kg～0.09kW／kg，风速控制在0.12m／s～0.20m／s时，可以保证不出现爆腰和发芽率降低等质量问题。　　1.1.3玉米的微波干燥热气流烘干高水分玉米，常需几次烘干才可使水分降到要求的标准。为了**降低玉米水分并保持其良好品质，于秀荣等［8￣9］对水分为25％左右的玉米进行了微波干燥试验，得出选70W、140W、210W的加热功率，4min的加热时间既可保证一定降水效果，又不产生爆腰粒。在玉米预热时利用高水分玉米对微波吸收量大，产热量大的特点，将水分从25.5％降至19％时仅需几分钟，而热风干燥则需3h.由于玉米胚部体积大，微波干燥对其发芽率影响较大，对种用玉米微波干燥还需继续研究。在加热功率和加热时间相同时，间歇式干燥比连续式干燥降水效果好。朱德泉等研究表明，微波干燥玉米籽粒的**工艺是，干燥功率为0.2W／g，干燥温度40℃，风速为45m／min，在这种条件下可维持玉米干燥后的种用价值、食用价值及便于储存，且能耗较低。　　1.2果蔬的微波干燥研究1.2.1荔枝的微波干燥陈燕等　　采用间歇干燥，研究了荔枝微波干燥特性及干后品质。结果表明，荔枝的微波干燥全过程可分为加速、恒速、降速3个阶段，失水过程绝大部分处于恒速阶段，而降速期极短。干燥速度取决于不同的间歇比，微波间歇时间对干后品质有显著影响。荔枝微波干燥其含水率是连续下降，而温度变化经历了两个上升和趋于稳定的状态。影响荔枝微波干燥品质的主要问题是果壳破裂，而间歇时间对荔枝裂壳率的影响**为显著。因此，荔枝微波干燥工艺中不同的加热时间要有相适应的间歇时间，以避免荔枝裂壳的发生。　　1.2.2龙眼的微波干燥为探讨微波干燥龙眼技术，陈燕等进行了不同加热、间歇时间组合条件下的龙眼微波干燥试验，结果表明，龙眼微波干燥过程同样分加速、恒速和降速干燥3个阶段，物料失水过程大部分处于恒速阶段，在2.7h～5h内可将龙眼鲜果干燥至含水率20％（w.b.）以下，并获得满意的干燥质量。微波加热时间对干燥速度影响**，间歇时间的影响受制于加热时间。提出在干燥后期应缩短加热时间以控制物料温升，避免干燥过度。　　1.2.3果脯的微波干燥干燥周期过长是果脯生产过程中要解决的问题，而微波干燥可以加速果脯的干燥。王玫等选择先微波间歇干燥后热风干燥的方法，对桃脯和苹果脯进行了干燥实验。结果表明，微波间歇时间对干燥速率有显著影响。当苹果脯处于风速为3.5m／s～7m／s的空气中进行间歇干燥时，所需时间比在静止空气中显著缩短。　　采用组合方法干燥苹果脯，比完全热风干燥能耗降低30.4％，时间缩短31％，且产品的感观品质基本相同。在实验中，全部试样在微波干燥阶段没有干表面形成，中心水分向外扩散的阻力小，呈恒速干燥过程。　　1.2.4春笋的微波干燥杨金英等建立了春笋在微波干燥过程中的动力学变化模型，用于微波干燥中品质变化的预测与监控，以前期发射功率、后期发射功率和转换时水分含量作因素，以单位失水率、复原率、色泽为指标，设计试验并得出较佳的工艺组合为，前期功率375W，后期功率为150W，转换时的水分干基含量为600％。并发现较高的前期干燥功率和后期功率对失水影响都较明显，但高功率干燥后，春笋笋干复水效果差，复原率相对较低。从色泽变化看，前期与后期功率各150W为安全的保色功率，而以300W功率干燥的后期，笋干节上已经焦化。　　1.2.5土豆片及土豆制品的微波干燥微波干燥土豆片的全过程包括加速、恒速、降速3个阶段，切片厚度增加，失水速率有所下降，耗电量增加，但不显著。装载量增加，失水速率下降和耗电量增加显著。在微波干燥对土豆脆片的影响方面，微波功率、处理时间和初始含水量都会影响脆片的品质。研究表明，微波功率高，脆片脆度好，合适的微波处理时间可得到较好的脆片。冷冻处理可以得到变形小，表面平整，颜色均匀的脆片。初始含水量15％左右的薯片进行微波加工具有较大的膨化率。杨芙莲等研究表明，干燥前期选较高的微波功率、干燥后期选较低的微波功率，有利于土豆脆片外观质量提高。切片厚度越大，干燥后土豆脆片的外观质量越差；切片厚度越小，干燥时间越短，产品的外观质量越佳。在一定的切片厚度条件下（小于5mm），选干燥（http://www.honggan.org/ypnew_view.asp?id=18 气流干燥机详细介绍）前期微波功率752W、干燥时间1min，干燥后期微波功率360W、干燥时间11.9min，可使土豆片的微波干燥综合指标**。冉旭等在不同微波能水平（2.2W／g～3.6W／g）和切片厚度（2mm～6mm）下进行了微波干燥实验，发现在预热阶段物料脱水少，在恒温阶段物料失去大部分水分。　　张蓉蓉等研究表明，土豆片先干燥至16％水分，再用功率为640W的微波处理330s，可以获得品质优良的脆片。土豆颗粒全粉的水分含量和色泽是生产薯条薯片的重要品控指标，一般要求色泽白，水分在10％以下。国内企业生产的土豆全粉多用热风干燥工艺，当温度高时，虽可获得低水分的产品，但产品色泽大多灰暗。　　王常青用微波干燥法对含水量为16％～17％的土豆全粉进行了干燥试验，结果发现微波干燥温度与产品水分、VC含量均呈二元函数关系。尽管干燥温度越高，产品中VC破坏率越高，白度越低，但微波干燥的产品品质明显优于热风干燥，全粉的VC含量和白度高于热风干燥。　　1.2.6胡萝卜的微波干燥针对胡萝卜的微波干燥，王金双等进行了三因素（微波加热功率、物料厚度、装载量）三指标（**终湿基含水率、单位耗电量、外观质量）的正交试验，进行了各因子显著性检验和参数优化，提出了参数的**组合。认为采用前期干燥功率大，后期干燥功率较小的干燥工艺进行微波干燥，产品的外观质量好，颜色佳，具有很好的膨化现象。降低微波功率，可提高干制品的外观质量，但要提高单位时间降水率和降低单位耗电量，要求有较高微波发射功率。较厚的厚度有利于提高物料的外观质量，但不利于提高单位时间降水率及降低单位耗电量。在干燥中期恒速干燥阶段，干燥温度趋于平稳；但在干燥后期即降速干燥阶段，随着物料含水率的减少，物料温度开始上升，且变化较大，较高温度会极大破坏物料内部营养成分。　　1.2.7鲜姜的微波干燥传统的制姜工艺是将鲜姜洗刷去皮后，用燃烧焦煤的炉子进行烘烤。这种干制工艺由于燃烧大量焦煤污染环境，而且焦煤含硫量高。刘丽等　　研究了鲜姜的微波干燥，发现单纯的微波干燥不易控制产品的干燥程度，当在水分散失达65％￣70％以后使用40℃保温缓慢干燥时，可以将鲜姜干燥到含水12％￣12.5％，干制后的干姜块和干姜片为嫩黄色，外形饱满，无硫，姜油含量以及姜的纤维质和外观均优于传统干燥方法生产的干姜。小功率单元组合式微波干燥线，在无强制排风时能耗**；而采用微波―――热风干制时能耗比单纯微波干燥增加1.32倍，时间可缩短6.4％。　　1.3水产食品的微波干燥研究张薇进行了扇贝柱的微波干燥试验，研究了干燥过程中不同能量的微波辐射、不同半径样品，对温度和干燥效果的影响，并与求解的数学模拟对照，试验结果与模拟结果基本吻合，所建数学模型能较好地模拟柱状物料在微波干燥过程中的温度和含水率的变化。　　在所选物料范围内，干燥速率不受物料柱半径的影响，随微波功率／质量比的增加而增加。笔者曾经对鳙鱼鱼片的微波干燥行为进行了初步研究，发现样品中残余水分随干燥时间的延长而呈现明显不同的变化趋势，通过模型拟合得出Henderson－Pabis模型适合于描述鳙鱼鱼片的微波干燥规律。在水产品制品方面，胡思前研究了微波干燥壳聚糖的技术，结果微波干燥的时间是烘箱处理时间的1／10，而脱乙酰度、黏度、分子量及红外光谱在两种条件下测定的结果几乎一致。　　2微波干燥食品的研究现状分析通过以上介绍，可以对目前微波干燥技术在食品加工业的应用研究现状和结果进行简要分析。首先，食品原料的特性不同决定了微波干燥的不同表现。小麦微波干燥全过程包括恒速干燥和降速干燥两个阶段，而小麦失水过程大部分处于恒速阶段。荔枝、龙眼等果蔬原料的微波干燥过程可分为加速、恒速、降速3个阶段，失水过程大部分处于恒速阶段。第二，在影响微波干燥效率的诸多因素中，单位质量功耗、干燥时间、物料厚度、排湿风速和干燥方式（如间隙，连续）等是必须考虑的因素。这些结论对我们将来从事微波干燥技术研究有较大的参考价值。但是，分析现状之后，我们会发现有些问题有必要进一步研究和完善。　　从研究内容分析，无论是玉米、稻谷等粮食，还是荔枝、龙眼、果脯、土豆、胡萝卜、鲜姜等果蔬类原料的微波干燥，多数集中在单纯的微波干燥技术研究，关于微波同其它技术进行复合干燥的研究较少，由于微波干燥的质热传递过程的复杂性和瞬时性，缺少合理描述其过程特性的理论模型；从微波www.food71.com 干燥设备来说，我国现在已生产的干燥设备品种日益增加，适用范围不断扩大，产品水平及质量正在迅速提高，不足之处主要在于产品的自动化控制程度、外观质量、成套性和功能组合性方面有待进一步提高；从研究的对象分析，大多数集中在粮食和果蔬类等原料的微波干燥技术研究，尤其是以土豆为代表的果蔬类原料的微波干燥研究报道**多，而有关鱼、虾、贝、藻等水产食品原料的微波干燥研究报道则少见。　　3结束语　　微波干燥技术在食品工业中的应用，已经成为食品科学与工程领域的**、学者关注的热点之一，研究报道日益增多。同国外相比，我国在微波干燥技术的研究方面起步较晚，虽然取得了不少成果，但微波干燥技术在食品工业的应用研究领域较窄，像水产品这样大宗的食品原料的微波干燥技术研究没有得到重视，复合微波干燥技术的研究有待于拓展，微波干燥的瞬间传质传热理论研究不够，与微波干燥技术配套的设备及仪器开发尚需加强，这些可能是我们今后研究的重点。通过加强和加快微波干燥技术及其理论的研究，使微波能这种新能源应用在食品工业具有更加广阔的前景。　　 来源:http://www.food71.com/ypnew_view.asp?id=2810