食品的干燥保藏

食品的干燥保藏

郭允晨

（江苏大学食品科学与工程（国际班）1101 学号：3110907006）

摘要：干燥是食品工业生产中非常重要的工艺环节之一，直接影响到食品的形

态，色泽，风味以及生产过程中的能耗等。食品的干燥可以延长食品的货架期，便于贮藏和运输，是部分食品加工过程中必要的操作过程。本文主要介绍了几种食品加工中常用的干燥技术。

关键词: 干燥;真空冷冻干燥；微波干燥；红外线辐射干燥；超声波干燥；离心式流化床干燥

The dry preservation of food

Guo Yunchen

(Jiangsu university food science and engineering (international) 1101 student number: 3110907006)

Abstract: drying is one of very important technique link in the production of food industry, directly affect the food of form, color, flavor, and the energy consumption in the process of production, etc. Food drying can prolong the shelf life of food, facilitate storage and transportation, is part of the necessary process in processed foods. This paper mainly introduces several kinds of commonly used in food processing drying technology.

Keywords: dry; Vacuum freeze drying; Microwave drying; Infrared radiation dry; Ultrasonic drying; The centrifugal fluidized bed drier

中图分类号：文献标识码： A 文章编号：

引言随着环境的变化，经济的发展，科技的提高以及人们认识的深化，以绿

色，方便，保健为特征的新食品工业得到迅速发展。概而言之，人们对食品的需求呈现以下趋势：

1）副食比重继续加大，且趋向更多样化；

2）盛行保健食品，强化铁、钙、锌、碘等，低盐、糖；

3）无污染的绿色食品越来越多的受到人们的重视；

4）侧重感官品质的方便食品成为新宠，要求口感轻柔，味道天然浓郁、清淡鲜香等①。

目前市场所售食品除一小部分为新鲜食品外，大部分都是保鲜食品。又由于食品的冷藏处理量日趋增长使分销系统复杂易污染。从而使干燥食品大显身手。干燥食品，顾名思义，即利用干燥技术加工而成的食品。它不需冷藏，更易保存且长时间保鲜，更有重量轻，食用方便等优点。目前，真空冷冻干燥技术、微波干燥技术、红外线辐射干燥；热球干燥；超声波干燥技术等都是目前世界先进的

干燥技术。

1 食品干制原理

食品的干制过程实际上是食品从外界吸收足够的热量使其所含水分不断向环境中转移，从而导致其含水量不断降低的过程。即当含水量较大的物料受热进行干制时，虽然开始时水分均匀分布于物料中，但由于物料水分汽化是在表面进行，故逐渐形成从物料内部到表面的湿度梯度。物料内部的水分就以此湿度梯度为推动力，逐渐向表面转移。水分由物料内部扩散至表面以后，便在表面汽化②。该过程包括了两个基本方面，即热量交换和质量交换（水分及其他挥发性物质的逃逸），因而也称作湿热传递过程。湿热传递过程的特性和规律就是食品干制的机理。

干燥是将液体经过汽化，从固体转化为气相的过程。通过去除物料中多余的水分，得到一定水分含量或质地的加工产品，其传热传质过程复杂，不仅受到物料本身结构，理化性质的影响，还与干燥外部条件如干燥介质，温度，湿度及干燥方式等因素有关。

2 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。

3常用食品干燥技术

3.1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（IR）是波长在0.72~1000μm 范围的电磁波，一般把5.6~1000μm区域的红外线称为远红外线，而把5.6μm 以下的称为近红外线。其中可以细分为短波IR（0.75~2μm），中波IR（2~4μm）和长波IR（4~100μm）③

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。

以马铃薯为原料，比较传统干燥和红外干燥过程得到以下结论：

1）红外加热大大降低冷冻干燥时间，实验条件下，红外加热缩短冷冻干燥时间37%以上，并随着物料尺寸增大而增加。

2）实验条件下，红外干燥与传统干燥在产品多孔结构，色泽基本一致。

由此可见，红外加热可强化冷冻干燥过程，大大缩短干燥时间，节省能耗，在对产品结构，色泽等影响较小。但在产品有效成分保持方面，需要进一步实验研究。④。

3.2微波干燥

微波是指波长范围为0.001 ~ 1 M、频率范围为300 MHz~300 GHz、具有穿透能力的电磁波。微波干燥利用的是介质损耗原理，水是强烈吸收微波的物质，因而水的损耗因素比干物质大得多，能大量吸收微波能并转化为热能⑤。

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，物体本身吸热少，能保持原有的色，

香，味，且食品中的营养成分不会被破坏。微波还具有消毒，杀菌之功效④

。其

中微波真空组合干燥技术作为一种新兴技术，以其高效、低温为农产品、中药材的加工贮藏开辟了一条新的途径。其干燥产品色、香、味及热敏性成分的保留率与其真空冷冻干燥接近，最有可能在物料干燥中部分代替真空冷冻干燥，大幅度降低生产成本⑤。

3.3.1 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气而排除，从而达到脱水干燥的目的。

3.3.2 真空冷冻干燥过程及其特点

真空冷冻干燥首先将物料预冻结，使食品中的自由水结成冰，在一定的真空度下，以升华的方式从物料中分离出去，这一阶段的干燥也成为第一阶段干燥。干燥是从外表面开始逐渐向内推移的，冰晶升华后残留下的空隙变成尔后升华水蒸气的溢出通道。已干燥层和冻结部分称为升华界面，当全部冰晶除去时，第一阶段干燥完成后，此时约除去全部水分的90%左

右⑥

。而食品中的结合水只有在-50~-60℃的条件下才会冻结。这个条件很

难达到，所以结合水仅在整个干燥的后期，随着制品温度的逐步升高，以蒸发的形式除去一部分水，剩下的一部分水就成为制品中的残留水分。

食品的冻干一般可分为3个步骤来完成，即：预冻、升华、解析3个主要过程。其中升华和解析过程是在真空条件下进行的。

1）预冻过程。将预处理好的食品装盘并置于冻结箱（或冻结室内）中降温冻结，冻结的目的是将食品内的水分固化，并使冻干后的产品

与冻干前具有相同的形态，以防止在升华、解析过程中由于抽真空

而使其发生浓缩，起泡，收缩等不良变化的发生。预冻过程的关键

在于控制食品的冻结速率。一般来说，冻结速度快，在细胞内部和

细胞间隙所生成的冰晶越细，对细胞的机械损坏作用也越小，同时，

细胞内部的溶质迁移效应小，干燥后食品越能保持原有结构。预冻

的速度控制在每分钟下降 1 ~4℃为宜，过高过低都会影响产品质

量，不同的物料的预冻速度应由试验确定⑦。

2）升华过程。将冻结后的食品置于密闭的真空容器中加热。食品在真空条件下吸热，冰晶就会升华成水蒸气而从食品表面溢出。升华过程是从食品的外表面开始逐渐向内推移的。冰晶升华后残留下的空隙成了尔后升华的水蒸气溢出的通道，直至食品内部的冰晶全部升华完毕。为了提高食品中冰晶的升华速率，缩短产品冻干时间，重要的是提高食品升华的温度，传热系数以及减小升华冰蒸汽的逸吐阻力。但产品升华温度不能随意提高，它受以下两种条件的制约：

①食品冻结部分的温度应低于其崩解温度或溶解最高温度（不发生

烧焦或性变）。所谓崩解温度是：当温度上升到一定值时，已干燥部分构成的骨架，其刚度下降，变得有粘性而塌陷，封闭了已干燥的海绵状微孔，阻止了升华继续进行，这时如供热过量，产品将熔化报废。

3）解析过程。在升华阶段结束后，干燥物质的内部还吸附着一部分水分。这些水分将为微生物的生长繁殖和一些化学反应提供条件。因

此，解析过程就是要让吸附在干燥物质内部的水分子解析出来，达

到进一步降低食品水分含量的目的，以确保食品长期贮存的稳定

性。在解析过程中，产品的温度可适当提高，冻干箱内也须保持较

高的真空度，这样才能使吸附的水分子在较大的解析推动力下从食

品中解析出来。产品最后的含水量视具体要求一般在2%~5%之间

⑧3.3.3 冻干技术的特点

（1）冻干技术的优点

①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。

②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，可以最大限度的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。

③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。

④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。

⑤冻干的后一阶段仍在真空条件卜进行，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小需要再建立耗资巨大的

冷链且干燥后制品重景轻运输携带方便。

（2）冻干技术的缺点

由于设备昂贵，而且工艺周期长、操作费用高，所以经济性是冷冻干燥最主要的缺点。已经做了很多尝试去降低冷冻干燥的费用，例如与真空干燥联用⑨，使用空气冷冻干燥

○10

3.4超声波干燥

超声干燥液体原理:超声波在液体中传播时，使液体介质不断受到压缩和拉伸。而液体耐压不耐拉，液体若受不住这种拉力，就会断裂而形成暂时的近似真空的空洞(尤其在含有杂质、汽泡的地方):而到压缩阶段，这些空洞发生崩溃。崩溃时，空洞内部最高瞬压可达儿万个大气压，同时还将产生局部高温以及

放电现象等，这就是空化作用。超声引起的空化作用在液体表面形成超声喷雾，使液体蒸发表面积增加，可提高真空蒸发器的蒸发强度与效率。这为食品工业

中热敏性稀溶液物料的浓缩干燥提供了一条良好的途径○11

。

超声波干燥的特点是小必升温就可以将水从固体中除去，因此可以用于热敏物质的干燥，它还具有加快干燥速度和降低固体中残留水份的作用，同时降低能源消耗○12

3.5 离心式流化床干燥

离心流化床是在离心力场中进行流化干燥的一种新型干燥设备，由于离心力场的存在离心加速度可以是重力加速度的几倍到几十倍，因此与普通重力流化床相比较，强化了湿分在物料内部的迁移过程，干燥时间短，传热传质速率高，能够有效地抑制气泡的生成及物料的夹带，对于在重力流化床中难以干燥的低密度、热敏性、易粘结的固体物料都可以有效地干燥。离心式流化床的应用比较广泛，目前己在水果、蔬菜、米饭等食品的干燥方面取得较好效果○13。4总结

我国食品干燥技术发展与国外发达国家存在着一定的差距，食品干燥设备上基本落后了10年之多。为迎接高新技术的高速发展和高质量产品竞争之挑战，我们必须在消化吸收国外先进技术的基础上，以坚韧的创新精神，刻苦严谨的研究作风，执着追求高品质的态度，建立起“新产品开发快速反应机制新产品新技术快速转化机制”，着重提高干燥机全产率，向大型化、系列化发展;完善现有设备和干燥工序，研发新工艺;降低热能消耗;加强环保;提高卫生标准等。今后发展食品干燥高新技术，利用高新技术推动中国传统食品工业向现代化迈进仍是我国食品领域技术研究的努力方向。

参考文献

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②刘秀连. 影响果品干制的因素及其原料处理分析[A].现代工业经济和信息化,2013

③Zhongxiang Fang, Bhesh Bhandari. Effect of spray drying and storage on the stability of bayberry polyphenols[J]. Food Chemistry 129 (2011) 1139–1147

④吴中华，王兆进.红外加热冷冻干燥技术及其装置探索研究.全国第十四届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集

⑤陈媛媛，符云鹏，陈亮亮，闰文凯，任广跃.微波真空组合干燥果蔬的研究[A].干燥技术与设备,2013

⑥Rui Wang, Min Zhang, Arun S. Mujumdar.Effect of food ingredient on microwave freeze drying of instant vegetable soup.[J]LWT - Food Science and Technology 43 (2010) 1144e1150

⑦李艳聪，李书环.真空冷冻干燥技术及其在食品加工中的应用[A].天津农学院学报,2003

⑧张慜,张鹏.食品干燥新技术的研究进展.[A]食品与生物技术学报,2006

⑨Takahiro Orikasa, Shoji Koide, Shintaro Okamoto, Teppei Imaizumi, Yoshiki Jun-ichi Takeda Muramats, Takeo Shiina, Akio Tagawa.Impacts of hot air and vacuum drying on the quality attributes of kiwifruit slices.Journal of Food Engineering 125 (2014) 51–58

○10王益强，孙萍，刘鲁建.真空冷冻干燥对食品质量的影响.[A]莱阳农学院学报20 (2 ): 149 -153, 2003

○11周水琴，应义斌. 食品干燥新技术及其应用[A]2003

○12曾丽芬，超声波在食品干燥中的应用.广东化工.2008

○13李晓兰,叶京生,罗乔军.流化床干燥技术的研兄与进展.脱水技术刊中刊GM.