1.3　新型食品干燥技术

1.3.1　冷风干燥

热泵干燥是一种利用热泵除湿原理来除去空气中所含水分、调节空间温度和湿度，从而干燥实验物料的节能干燥实验设备，具有能耗小、可靠性高、操作简便等特点。热泵干燥温度控制在5～40℃时的干燥方式称为热泵式冷风干燥，简称冷风干燥。

任广跃等以新鲜香椿芽为原料对其进行冷风干燥处理，探究不同干燥方式条件下（冷风干燥、真空冷冻干燥、热风干燥），香椿芽叶绿素总含量、复水率及维生素C含量。结果显示，相对于热风干燥而言，冷风干燥产品的品质更接近真空冷冻干燥产品的品质。物料热风干燥过程中，由于其内部水分扩散速率小于表面水分蒸发速率，且热风干燥温度较高，最终导致热量在物料表面过度积累，造成物料表面过热现象发生，严重影响产品品质。薛超轶等以鳀鱼片为原料，研究不同冷风干燥温度对鳀鱼片的水分、蛋白质和脂肪等营养素含量的影响，同时比较不同冷风干燥温度对鳀鱼片硫代巴比妥酸（TBA值）和挥发性盐基氮（TVB-N）值的影响，进一步研究冷风干燥温度对鳀鱼片的硬度与色泽的影响。结果显示：随冷风干燥温度的升高，干燥速率不断加快，鳀鱼片蛋白质和脂肪含量随之增加；TBA值和TVB-N值也不断增大，同时硬度与外表黄度也出现增大现象，但亮度明显降低。结果说明，较低的冷风干燥温度有利于控制鳀鱼片的感官生化品质，研究结果为冷风干燥用于鳀鱼片品质控制提供了理论依据。吴靖娜等以液熏鲍为研究对象，采用冷风干燥技术干制液熏鲍。在单因素试验基础上，通过响应面设计试验，以冷风干燥温度、干燥风速和干燥时间为因素，对干制熏鲍的硬度和弹性变化情况进行研究并建立相关数学模型，确定液熏鲍冷风干燥的加工工艺：同时探讨干制熏鲍的安全指标及保藏性。结果显示，由模型方程确定液熏鲍鱼冷风干燥工艺的最优参数为：温度26℃、风速4m/s、时间23h。经该工艺生产的干制熏鲍，各项指标均符合国家食品安全标准和商业无菌要求，并且具有较好的风味和品质。

1.3.2　微波冷冻干燥

在我国，对流干燥是当前最普遍的干燥方式。然而，在工业上由于干燥时间长以及干燥温度高，常常导致产品颜色变暗、形态收缩、失去风味以及复水能力差等问题的发生。相对于其他干燥方式，冷冻干燥是一种能够对几乎所有的食物都能较好地维持其营养、颜色、结构以及风味物质的一种干燥方式。而且，冷冻干燥还能够为多孔结构的材料提供较好的复水能力。然而，众所周知，冷冻干燥代价十分昂贵，这限制了将其应用于农产品干燥中的发展。

随着干制品需求量的不断上升和消费者对其品质要求的日益提高，迫切需要研发出更加高效的干燥方式。微波是一种电磁波，且已经作为一种热源广泛地应用于食品工业。微波可以穿透物质，即不借助热梯度便可加热产品，相对于传统热风干燥，微波干燥更加迅速、均匀、高效节能。将微波作为冷冻干燥的热源，在真空条件下，微波可以加热容积大的物质，并可大大提高冷冻干燥的速率，这种技术称为微波冷冻干燥（microwave freeze drying，MFD）。近几年，微波冷冻干燥已经作为一种潜在的获取高品质干燥产品的方法被研究出来。MFD包含了微波干燥和冷冻干燥的所有优点。在MFD过程中大部分的水是在一个高真空状态下通过升华的方式去除的，因此能够得到一个同FD干燥有着相似品质的干燥产品。此外，微波是一种快速的过程，因此有潜在的提高干燥效率的可能。

Duan等对比了双孢菇 3种不同升华干燥方式的干燥效果和干燥效率，结果发现微波冷冻干燥得到的双孢菇干制品的品质与冷冻干燥所得产品相当，但能耗却远低于冷冻干燥。Ren等研究了双孢菇玻璃化转变温度在微波冷冻干燥中的变化规律，并测定了双孢菇微波冷冻干燥击穿放电发生时的临界微波比功率，发现在整个干燥过程中直到双孢菇含水率低于20%时，产品的平均温度才低于玻璃化转变温度，这说明在干燥的大部分时间里双孢菇均处于橡胶态，而且当压强在67Pa左右时临界微波比功率达到最低值约为3～4W/g，当微波系统压强大于100Pa时随着压强的增大临界微波比功率趋于稳定，但都在5.5～6W/g。江昊等以切割香蕉为原料，讨论了利用微波冷冻干燥（MFD）为基础加工高品质果蔬脆片的方法，同时对改善其干燥均匀性的方法做出研究。研究结果表明，MFD不仅提高干燥速率，同时也保持了良好的产品品质。与FD相比，MFD在干燥相同质量样品时能节省33.8%的能耗和40%的干燥时间。同时研究了在解吸干燥阶段采用不同干燥参数对物料进行处理以达到进一步节能缩时的目的。利用数学手段对能耗进行分析，认为对比单位时间能耗MFD并没明显优势，缩短干燥时间是节能的最主要原因。实验也采用多元线性回归模型对干燥能耗进行分析。最后，为了提高MFD的干燥均匀性，对现有MFD干燥设备进行改进并开发出负压喷动微波冻干设备（PSMFD），建立了依据均方根误差（RMSE）法的干燥均匀性评价方法，利用红外热成像仪分析了PSMFD干燥过程中温度分布情况，发现较长的喷动时间和较短的喷动间隔有利于物料温度分布更加均一且热点区域更少。利用RMSE法对单块香蕉粒进行分析，结果表明较高的微波强度、较长的喷动间隔以及较短的喷动时间使得物料温度较高且均匀性相对较差。

1.3.3　微波真空干燥

微波真空干燥技术是将微波技术与真空技术相结合的一种新型微波低温干燥技术，它兼备了微波加热及真空干燥的一系列优点，克服了常规真空干燥周期长、效率低的缺点，在一般物料干燥过程中，可比常规方法提高工效4～10倍；具有干燥产量高、质量好，加工成本低等优点，由于真空条件下空气对流传热难以进行，只有依靠热传导的方式给物料提供热能。常规真空干燥方法传热速度慢，效率低，并且温度控制难度大。微波加热是一种辐射加热，是微波与物料直接发生作用，使其里外同时被加热，无须通过对流或传导来传递热量，所以加热速度快，干燥效率高，温度控制容易。

吴涛等对黑莓进行微波真空干燥，研究不同微波功率和真空度对黑莓干燥过程中温度的影响，观察样品整个温度场的分布规律。结果表明：黑莓在微波功率为400W、真空度为80kPa的条件下加热2min后，热点的温度维持在60℃左右，温度差异性为0.27，在样品热点区域加热温度高度一致性的前提下，保证了合适的加热温度，满足黑莓的干燥要求。丁睿以马铃薯为原料，通过改变微波功率、装载量、切片厚度3个因数，测得不同条件下马铃薯微波真空干燥的干燥曲线及干燥速率曲线，分析不同因素对干燥时间及干燥速率的影响。对马铃薯微波真空干燥的动力学模型进行了研究。通过对多个薄层物料干燥动力学模型进行比较分析，并运用数据分析软件对实验结果进行拟合，得出了马铃薯微波真空干燥最适合的干燥动力学模型，该模型可较准确地描述水分比随干燥时间的变化规律。

杨晓童等设计了一种集微波干燥与真空干燥于一体的新型装置，将波导和波源冷却装置融为一体，有效地解决了微波分布不均和微波源受热易损坏两大难题。物料室是微波室和真空室的交集，可以使物料既能受到微波辐射，又能处于真空环境中。分层设计的物料盘一方面可以方便拆卸，另一方面可以充分地利用物料室的空间。模块化的冷阱设计使冷阱可以根据干燥的需求自由地装卸，可以有效地提高冷阱的利用效率。该微波真空干燥设备设计巧妙，安全可靠，可以满足高品质物料的干燥加工。