干燥技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用

隨著中國(guó)食品加工行業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，干燥技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在果蔬加工中，干燥技術(shù)可以讓果蔬中的多余水分快速蒸發(fā)，以達(dá)到快速鎖鮮、保證質(zhì)量的目的，并將新鮮果蔬制作成果干、蔬菜干，因此具有比較廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。本文介紹了果蔬加工中的幾種干燥技術(shù)，并分析了它們?cè)诠呒庸ぶ械木唧w應(yīng)用和效果。

一、熱泵干燥技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用

1.熱泵干燥技術(shù)的原理。熱泵干燥技術(shù)主要是通過(guò)熱泵操作使室內(nèi)濕熱空氣中的水分達(dá)到干燥水平，再對(duì)除濕后的空氣重新加熱。通過(guò)熱泵對(duì)物料進(jìn)行干燥，可以充分利用水蒸汽的蒸發(fā)潛能來(lái)減少能源損失，既不需要對(duì)外排除濕空氣，也不需要補(bǔ)充新鮮空氣，還能防止因?yàn)閾Q氣而帶來(lái)的物料污染問(wèn)題，因此比較適用于食品、藥品等物料的干燥處理。熱泵干燥需要的溫度比較低，一般在20℃-80℃，而且相比于其他干燥設(shè)備，投資更少，功率消耗也很低，因此是一種高效節(jié)能的干燥技術(shù)，在目前的工業(yè)和食品干燥加工過(guò)程中得到了普遍應(yīng)用。

熱泵主要利用高位能讓熱量從低位熱源向高位熱源裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)移，熱泵干燥技術(shù)原理如圖1所示。熱泵機(jī)的主要組成部分包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、干燥室等，在具體的運(yùn)作過(guò)程中，壓縮機(jī)會(huì)提升氣態(tài)熱泵工質(zhì)的溫度和壓力，在冷凝器放熱冷凝成液態(tài)后，由液態(tài)熱泵工質(zhì)進(jìn)行膨脹處理，再在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)后轉(zhuǎn)化成低壓低溫的氣態(tài)，氣態(tài)的熱泵工質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)后就完成了熱泵工質(zhì)閉路循環(huán)。此外，經(jīng)冷凝器加熱的干空氣在進(jìn)入干燥室后，干燥物料接觸了濕熱空氣，再進(jìn)入除濕蒸發(fā)器析出水分排除到機(jī)外，此時(shí)降溫后的干空氣再經(jīng)過(guò)冷凝器處理后進(jìn)入干燥室中，就完成了一個(gè)空氣閉路循環(huán)過(guò)程。

2.熱泵干燥技術(shù)的特點(diǎn)。（1）高效節(jié)能。熱泵干燥技術(shù)的突出特點(diǎn)之一就是節(jié)能，熱效率較高，使用一份電能就可以轉(zhuǎn)換成更多份熱能，節(jié)能效率接近50%。而且干燥過(guò)程整體是在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行，從干燥室排出濕熱空氣，再經(jīng)過(guò)冷凝器處理被加熱成干熱空氣，對(duì)被干燥物料進(jìn)行水分吸收處理，以此不斷循環(huán)，直到完全實(shí)現(xiàn)干燥目標(biāo)。（2）提升干燥物料合格率。為了確保干燥產(chǎn)品的高質(zhì)量，必須控制好干燥環(huán)境中的溫度和濕度。熱泵干燥機(jī)能夠獲得較低的溫度和低相對(duì)濕度的干燥環(huán)境，在很多農(nóng)產(chǎn)品、藥材等熱敏性物料的干燥過(guò)程中應(yīng)用較多。而且熱泵干燥是一種相對(duì)溫和的干燥方式，在干燥處理過(guò)程中需要的溫度不高，表面水分的蒸發(fā)速度和內(nèi)部水分向表面的遷移速度十分接近，能夠確保被干燥物品質(zhì)量好、色澤好、等級(jí)高。對(duì)果蔬產(chǎn)品進(jìn)行熱泵干燥處理后，不僅不會(huì)嚴(yán)重破壞果蔬的外觀和色澤，還可以減少干燥處理中的干裂和變形情況，以提升食品加工的質(zhì)量。（3）自動(dòng)化程度高，環(huán)保效益好。熱泵干燥裝置運(yùn)行中使用電能這種清潔能源，使用過(guò)程中很少產(chǎn)生污染，而且控制較為方便，自動(dòng)化程度高，廣泛適用于城市。（4）工作環(huán)境衛(wèi)生。使用熱泵干燥技術(shù)時(shí)，熱泵會(huì)在封閉狀態(tài)下工作，在具體的干燥過(guò)程中，除了冷凝水，一般不會(huì)有廢氣、廢液排出，所以加工過(guò)程十分衛(wèi)生，能夠保障操作人員的安全，還可以創(chuàng)造良好的環(huán)保效益。（5）加工成本低。相對(duì)于其他的食品干燥加工技術(shù)，熱泵干燥技術(shù)的設(shè)備投資和運(yùn)行成本不高，熱泵干燥裝置的投資成本只有冷凍升華干燥技術(shù)投產(chǎn)所需資金的四分之一到五分之一左右，而其運(yùn)行使用成本只有其他干燥方式的三分之一，成本比較低。同時(shí)，熱泵干燥機(jī)的使用周期長(zhǎng)，生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性好，后期還可以通過(guò)降低設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)成本來(lái)提升產(chǎn)品的生產(chǎn)量，以確保生產(chǎn)滿足市場(chǎng)需求。（6）可精準(zhǔn)控制干燥介質(zhì)的溫濕度。使用熱泵干燥技術(shù)對(duì)果蔬進(jìn)行加工處理，能夠精準(zhǔn)控制被干燥果蔬的溫濕度以及氣流速度，尤其是一些高溫下易變質(zhì)的果蔬，可以在保證其形態(tài)和成色基本穩(wěn)定的情況下，切實(shí)提升干燥產(chǎn)品的質(zhì)量。（7）加熱溫度低。熱泵干燥工藝的加熱溫度范圍（20℃-100℃）相對(duì)低于一般干燥技術(shù)，相對(duì)濕度的調(diào)節(jié)范圍一般在15%-80%，相對(duì)寬松的適用范圍能夠?yàn)楦喾N果蔬提供合適的干燥處理。

二、真空冷凍干燥技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用

1.真空冷凍干燥技術(shù)的原理。真空冷凍干燥技術(shù)是通過(guò)對(duì)濕物料進(jìn)行凍結(jié)，使其達(dá)到共晶點(diǎn)的溫度以下，這樣物料中的水分就會(huì)變成固態(tài)冰，在較高的真空環(huán)境中，通過(guò)對(duì)物料進(jìn)行加熱處理，讓冰直接升華成為水蒸氣，再通過(guò)真空系統(tǒng)中的水汽凝結(jié)器就可以將水蒸氣冷凝，最終獲得干燥制品。這種干燥加工技術(shù)是將含水物料放置在真空環(huán)境中，供給一定的熱量，使得物料中的水直接升華后被排出，最后獲得干制品。這是目前國(guó)際上比較常用的一種保鮮加工技術(shù)，這一過(guò)程獲得的產(chǎn)品也被稱為凍干物。真空冷凍干燥機(jī)原理如圖2所示。

就真空冷凍干燥技術(shù)的應(yīng)用來(lái)看，食品脫水處理可以通過(guò)加熱蒸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)冷凍升華進(jìn)行。其中，冷凍升華處理可以有效地排除果蔬中的水分，考慮到果蔬中的水并不是純水，升華壓力和溫度都要相對(duì)低一些，所以真空冷凍干燥處理方式的脫水效果會(huì)比較好。在真空冷凍干燥技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要先將果蔬產(chǎn)品速凍，使其達(dá)到熔點(diǎn)溫度以下，從而得到干燥脫水食品。在加工處理過(guò)程中，會(huì)從周?chē)騼?nèi)部展開(kāi)，干燥層逐步加厚，在果蔬表面形成多孔結(jié)構(gòu)。完成升華吸熱后，在最后階段需要開(kāi)展必要的能量補(bǔ)充，通過(guò)干燥層向凍結(jié)部分傳遞，在干燥和凍結(jié)分界的升華面上，水分被加熱后升華脫出，完成小分子向外轉(zhuǎn)移的過(guò)程。在整個(gè)干燥過(guò)程中，果蔬物料都要處于真空冷凍狀態(tài)，還需要將物品溫度控制在三相電溫度以下。

2.真空冷凍干燥技術(shù)的特點(diǎn)。（1）色形味俱全。凍干果蔬是在真空環(huán)境中進(jìn)行干燥處理，果蔬中的水分在速凍后以冰晶的形式存在，食品中可溶性物質(zhì)在原位置被析出，避免了通過(guò)一般干燥處理方式來(lái)促進(jìn)果蔬中的內(nèi)部水分向表面毛細(xì)流動(dòng)。在冷凍干燥處理后，果蔬制品就不易被氧化了，且處理后的果蔬組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不容易變質(zhì)和被破壞，能夠達(dá)到持續(xù)確保色素以及芳香物質(zhì)的效果，讓果蔬干制品的品質(zhì)和口感更好。果蔬中的易揮發(fā)熱敏性成分也不會(huì)因?yàn)楦邷囟魇В允称返纳阄犊梢宰畲笙薅鹊乇Ａ粝聛?lái)。一些新鮮果蔬在完成真空冷凍脫水后，因?yàn)橄阄逗吞鸲榷加幸欢ǖ臐饪s，所以吃起來(lái)會(huì)更為香甜。（2）保證食品的營(yíng)養(yǎng)成分更加健全。使用真空冷凍干燥技術(shù)，在低溫低壓的環(huán)境中能夠讓一些熱敏性成分和極易氧化物質(zhì)的損失不斷降低，有效保存食品中的維生素、碳水化合物、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，以及最大限度地保存葉綠素、生物酶、氨基酸等物質(zhì)。凍干食品在低溫環(huán)境中進(jìn)行加工，不易滋生細(xì)菌，其營(yíng)養(yǎng)成分也不易流失，因此經(jīng)真空冷凍干燥處理后的果蔬產(chǎn)品不僅保質(zhì)期更長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)成分也比較健全。（3）復(fù)水性好。凍干果蔬在升華前先進(jìn)行了凍結(jié)，使其骨架固定，在水分升華后可以保持固體骨架穩(wěn)定不變形，干制品也可以最大限度地保持自身的形態(tài)。在進(jìn)一步干燥處理中，果蔬中的固態(tài)冰晶升華成水蒸氣后，會(huì)導(dǎo)致果蔬表面出現(xiàn)一定的氣孔，這些氣孔能夠保持良好的復(fù)水性。真空冷凍食品在脫水處理后，產(chǎn)品的質(zhì)量較輕，可以在常溫環(huán)境中貯藏保管，在一些野外作業(yè)、軍事、航海等特殊的工作環(huán)境中，可以作為有效的食品供給。凍干的果蔬都會(huì)提前洗凈切好，所以可以直接食用，而且無(wú)需在加工中添加抗氧化劑或者防腐劑。一些果蔬的凍干品即使不進(jìn)行復(fù)水也可以直接食用，整體香脆可口，在快餐領(lǐng)域使用較多，也是一種頗受歡迎的家庭方便食品。

三、果蔬加工中應(yīng)用的其他干燥技術(shù)

在果蔬干制中，除了上述兩種干燥技術(shù)外，還可以使用聯(lián)合干燥技術(shù)，這是一種融合了多種干燥技術(shù)的干制方案，至少使用兩種或兩種以上的干燥技術(shù)處理，以達(dá)到不同干燥技術(shù)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。這種干燥處理方法將不同干燥技術(shù)的優(yōu)勢(shì)都發(fā)揮了出來(lái)，在相應(yīng)的干燥階段，借助有效的方法進(jìn)行應(yīng)用，具有干燥時(shí)間短、能耗低、質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)，且使用安全性高，干燥處理效率好，可以保證產(chǎn)品的品質(zhì)，縮減加工成本。

需要注意的是，果蔬食品在干制處理過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的變化。一是物理變化，果蔬食品在干制處理中會(huì)出現(xiàn)干縮和干裂，表面逐漸硬化，還可能形成多孔。二是化學(xué)變化，果蔬食品在干制處理后，其營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)出現(xiàn)一定的變化，顏色以及風(fēng)味也會(huì)發(fā)生改變。所以在干制處理中，要盡可能地保證食品的營(yíng)養(yǎng)成分不流失，盡可能地避免對(duì)其外形造成太大的破壞，讓干制后的果蔬產(chǎn)品保持顏色鮮艷，口感酥脆，這就需要在選擇具體的干燥技術(shù)時(shí)仔細(xì)斟酌。

在果蔬干制的降率干制階段，一要設(shè)法降低食品表面水分的蒸發(fā)速率，確保其能夠和逐步降低的食品內(nèi)部水分?jǐn)U散速率保持一致，防止食品表面過(guò)度受熱而導(dǎo)致的不良反應(yīng)。二要注意在干燥末期，結(jié)合預(yù)期干制品的水分效果，對(duì)干燥介質(zhì)的相對(duì)濕度進(jìn)行合理調(diào)整，盡可能降低在干燥過(guò)程中對(duì)果蔬外形、顏色、營(yíng)養(yǎng)成分等方面的破壞，保證干燥過(guò)程的合理性，從而最大限度地保留果蔬的新鮮和營(yíng)養(yǎng)，制作出優(yōu)質(zhì)的果蔬干制產(chǎn)品。三要在果蔬干制機(jī)械加工設(shè)備中合理地設(shè)定干燥條件，控制干燥時(shí)間，確保各個(gè)干燥處理流程能夠有效銜接，為果蔬的干制處理創(chuàng)造良好的環(huán)境和條件。

基金項(xiàng)目：寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院鄉(xiāng)村振興專(zhuān)項(xiàng)課題“干燥技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用”（2022203Y）。

作者簡(jiǎn)介：程佳馨（1995-），女，漢族，陜西寶雞人，助教，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸ぁ?/p>