微波干燥节能技术在食品工业中的应用与发展_

[摘要]本文对微波干燥节能技术在食品工业中的应用做了简单介绍，并着重描述了微波传热与其他传统的传热方式相结合、与其它干燥技术相结合对食品进行干燥的工作原理及技术的应用现状，zui后展望了微波干燥节能技术在食品工业中的发展趋势。[关键词]微波干燥 节能技术 食品工业随着科学技术的发展, 新型食品、生物制品、新型材料(纳米材料、生物医学材料等)和新型药物制品等新产品的出现, 传统的干燥技术和干燥设备已不能够很好的适应工艺操作的要求。而微波干燥节能技术作为第4代干燥技术[1]，不需加热介质,便于控制,热效率高,目前已在食品、农产品加工业和轻工业等行业得到了广泛应用并表现出了显著的优越性。一、微波干燥节能技术：微波干燥节能技术是通过感应加热和介质加热，使食品中的水分和脂肪不同程度地吸收微波能量，并把它转变为热量从而达到干燥的目的。其特殊的加热方式使食品温度短时间内快速升高,干燥时间非常短,一般可缩短50 %左右或更多；有利于对温度敏感的物质进行低温干燥，微波干燥节能技术在食品工业中的应用与发展_。保持食品的性质；产品质量高,微波加热温度均匀,表里一致地干燥产品；微波源可即开即用,功率连续可调,反应易于控制,能源利用率高,热能几乎全部作用在食品上,节能且环保。因而微波干燥节能技术在食品工业中越来越受到重视。二、微波干燥节能技术与其它干燥技术的组合应用常用的干燥操作技术有热风干燥、真空干燥和冷冻干燥等。真空干燥与热风干燥相比虽然能部分保留食品的色、香、味及营养成分, 但传热速度慢, 干燥时间长；冷冻干燥的优点在于能够很好地保持食品的色、香、味, 营养流失较少, 但生产成本比较高；微波节能干燥作为新型的干燥技术，有着诸多优点，但是微波加热的局部温度可超过100℃，容易出现过度加热，从而导致食品品质下降, 营养风味损失。为此，应积极探索微波干燥和其它干燥技术的有效结合方式，达到节能降耗，降低成本，提高产品品质的目的。（一）食品微波干燥节能技术与对流干燥技术结合1、工作原理微波节能干燥与对流干燥在恒速阶段结合，虽也能起到一定的预热作用，缩微波干燥节能技术在食品工业中的应用与发展_短干燥时间，但是会增加干燥成本，并且对总的干燥时间影响不大。在降速干燥阶段，对流干燥的速率降低，干燥时间增长，如果此时与微波干燥节能技术联合，微波将把食品内部的水分迅速地蒸发，从而能较大地提高干燥效率。2、应用现状：食品微波干燥节能技术与对流干燥技术结合主要应用于果蔬类食品的干燥，因为蔬果含水量一般在为70%左右，在恒速干燥段需要大量的热量以蒸发的大量的水分，此阶段用对流干燥技术以低价能源提供热量。zui终含水量要求大都在5%左右，此时用微波干燥正适合，可大大提高干燥速度，缩短干燥时间，同时，微波对果蔬有杀菌作用。因此，微波节能干燥和对流干燥技术相结合，是值得开发和推广的，但是目前微波干燥节能技术与对流干燥技术的的组合，应用较少。（二）食品微波干燥节能技术与真空干燥技术结合1、工作原理：在真空干燥过程中，食品是通过热传导的方式接收外来热量的, 但在低气压的条件下用对流方式向食品传递热量非常困难,速度也比较慢。微波干燥节能技术是靠高频电磁振荡来引发分子运动，用微波直接加热使食品本身成为一个发热体, 打破了传热的这一限制因素。微波节能干燥与真空干燥技术结合，使得水或溶剂分子的传热在真空环境下相对比较容易, 大大缩短了干燥时间, 提高了生产效率。2、应用现状： 国外*次应用微波真空干燥技术是加工速溶桔粉,结果发现维生素等热敏性营养成分的保持率远高于喷雾干燥[4]；美国用微波真空干燥技术生产脱水膨化葡萄, 折干率为25 %，并能够很好地保持新鲜葡萄的外形、风味和色泽。在干燥酸莓的过程中，科学家发现如用微波来间歇控制真空,可改善微波加热的均匀性，不足之处在于zui终获得的产品结构较硬。国内的科学家们也对微波干燥技术与真空干燥技术的结合做了大量的研究，如对大蒜的干燥、对生产南瓜汁副产品的干燥，用微波真空干燥膨化技术加工苹果脆片等，发现虽然在产品质构上不如冷冻干燥，但是可大大缩短干燥时间，热敏性成分保持率高，产品外形美观，色香味俱佳，口感好，多项指标均优于传统干燥技术。（二）食品微波干燥节能技术与真空冷冻干燥技术结合1、工作原理：电磁的作用下使食品中的水分子发生振动，并相互摩擦，从而将电磁能转化为水分升华所需的潜热。2、应用现状：Cop son D A在1958 年行了微波冷冻干燥试验，其后，Hammomd L H对牛肉、虾做了微波冻干试验,证明了可以大幅度缩短干燥时间。施明恒等用微波真空冷冻干燥技术对蜂王浆进行了实验研究，发现具有干燥时间短,干燥质量高的优点[3]。通过国内外的科学家们研究证实，可以发现微波真空干燥技术具有以下优点：1) 干燥速度快、热效率高；2) 因低压缺氧及微波环境，食品不易氧化变质,能灭菌或抑制某些细菌的活力，并可以zui大限度的保留食品的色、香、味及原有的成分， 避免了产品表面硬化的现象；3) 产品具有很理想的速溶性和复水性。但是，经查阅相关文献，微波真空干燥技术工业化应用的发展缓慢，zui主要的原因是：设备一次性投资成本高[4];微波加热系统的加热均匀性、温度的可控性和安全性问题[5];制冷系统的围捕水器效率低的问题；真空系统能耗大以及控制系统控制干燥进程中的问题等等。因此,微波真空冷冻干燥还处于实验室研究阶段。五、微波干燥节能技术的在食品工业应用上的发展趋势 目前，关于微波干燥节能技术同其它技术进行复合干燥的研究较少, 这是因为微波干燥的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；再有我国已生产的微波干燥设备在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; 还有从研究的对象分析, 大多数集中在粮食和果蔬类等原料的微波干燥节能技术研究,而有关水产品的微波干燥研究报道则少见。山东科弘微波能有限公司 郑立伟