怎樣看待果蔬真空冷凍乾燥機凍幹技術的研究發展

2020-12-05 寧波新芝

新鮮果蔬季節性強,不易貯藏。乾燥是果蔬保藏中應用很廣泛的技術之一。隨著果蔬休閒食品的快速發展,乾燥技術的研究也不斷深入。國內外相關研究主要集中在加工工藝及其工藝參數、乾燥動力學以及幹制果蔬品質等方面,利用低能耗加工工藝,在儘可能短的乾燥時間內,使新鮮果蔬的營養成分實現更大限度的保留,獲得更好的感官品質。

真空冷凍乾燥機的冷凍乾燥過程是在真空、低溫環境下進行,不會破壞熱敏性物質,且還抑制了酶的生 物活性和微生物的生長繁殖,因而可以較好地保留新鮮 果蔬的色、香、味、形及營養成分,可製備出高品質的果蔬 幹製品。因此凍乾果蔬能滿足消費者對果蔬食品營養、美味、健康的追求,然而由於高成本、高能耗、低產率,它也是最昂貴的乾燥工藝之一。為實現規模化產業化生產,需進一步優化或者採取更有效的聯合乾燥技術以 達到高品質、低能耗的要求。

研究表明,除乾燥條件、乾燥機類型和物料特性等對凍乾果蔬品質和乾燥能耗有影響外,乾燥前處理及預凍條件對冷凍乾燥過程同樣具有重要作用。此外,相對於單一的乾燥技術,冷凍聯合乾燥技術作為一種分階段乾燥的複合技術,結合冷凍乾燥和其他乾燥方式的優勢實現互補,在乾燥品質、成本能耗方面具有較好的優勢,因而受到國內外學者和工業界的普遍關注,具有廣闊的應用前景。

根據乾燥機理不同,將乾燥分為熱風乾燥、微波乾燥、真空乾燥、FD(冷凍乾燥)和 紅外乾燥等方式。雖然熱風、微波生產成本不高、工業應用廣泛,但卻分別因營養損失嚴重、加熱均勻性差,嚴重影響了產品品質;另外3 種乾燥方式在產品品質上具有明顯優勢,但因為真空乾燥熱量傳遞困難、FD生產能耗高、紅外乾燥穿透能力有限各種技術原因,難以在生產實踐中大規模應用。

真空冷凍乾燥機FD(冷凍乾燥)以升華脫水為基礎。在乾燥所需的低溫環境下,它可以更大限度地減少風味和芳香化合物的損失,產生多孔結構,減小體積皺縮;此外,由於大部分酶促反應的停止,保持了新鮮果蔬的初始狀態,產品具有良好的品質。

然而,由於保持低溫狀態、提供升華熱、降低乾燥室總壓等操作,真空冷凍乾燥機FD (冷凍乾燥)是一項高能耗、高成本的生產技術。因此,對整個乾燥過程進行改進,提高幹燥效率、降低能耗已成為許多研究的熱點。

我們簡單提一下真空冷凍乾燥機乾燥過程的數學建模及優化。

乾燥動力學通常用於描述乾燥過程中傳熱傳質的宏 觀和微觀機理,受乾燥方法、乾燥條件和物料特性等多種因素的影響,在改進設備設計、優化乾燥過程和保質降耗方面有重要意義。薄層乾燥是確定果蔬乾燥動力學模型時廣泛應用的一種方法,常以水分比 MR 和時間t的關係描述乾燥過程中的動態變化,利用決定係數R2 、卡方χ2 、均方誤差 RMSE等統計學指標驗證模型的準確度。可以作為估算乾燥曲線、改進乾燥過程、實現低能耗需求的一種重要工具。然而,在實際應用中,還沒有一種薄層乾燥模型可以有效地概括所有的果蔬乾燥動力學。在提質降耗方面,除了可以通過建立乾燥動力學模型、改變乾燥參數進而優化乾燥過程外,當前的研究主要還集中在控制前處理方式、預凍方式和使用聯合乾燥技術等方面。

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