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怎样看待果蔬真空冷冻干燥机冻干技术的研究发展

怎样看待果蔬真空冷冻干燥机冻干技术的研究发展

新鲜果蔬季节性强,不易贮藏。干燥是果蔬保藏中应用很广泛的技术之一。随着果蔬休闲食品的快速发展,干燥技术的研究也不断深入。国内外相关研究主要集中在加工工艺及其工艺参数、干燥动力学以及干制果蔬品质等方面,利用低能耗加工工艺,在尽可能短的干燥时间内,使新鲜果蔬的营养成分实现更大限度的保留,获得更好的感官品质。

真空冷冻干燥机的冷冻干燥过程是在真空、低温环境下进行,不会破坏热敏性物质,且还抑制了酶的生 物活性和微生物的生长繁殖,因而可以较好地保留新鲜 果蔬的色、香、味、形及营养成分,可制备出高品质的果蔬 干制品。因此冻干果蔬能满足消费者对果蔬食品营养、美味、健康的追求,然而由于高成本、高能耗、低产率,它也是最昂贵的干燥工艺之一。为实现规模化产业化生产,需进一步优化或者采取更有效的联合干燥技术以 达到高品质、低能耗的要求。

研究表明,除干燥条件、干燥机类型和物料特性等对冻干果蔬品质和干燥能耗有影响外,干燥前处理及预冻条件对冷冻干燥过程同样具有重要作用。此外,相对于单一的干燥技术,冷冻联合干燥技术作为一种分阶段干燥的复合技术,结合冷冻干燥和其他干燥方式的优势实现互补,在干燥品质、成本能耗方面具有较好的优势,因而受到国内外学者和工业界的普遍关注,具有广阔的应用前景。

根据干燥机理不同,将干燥分为热风干燥、微波干燥、真空干燥、FD(冷冻干燥)和 红外干燥等方式。虽然热风、微波生产成本不高、工业应用广泛,但却分别因营养损失严重、加热均匀性差,严重影响了产品品质;另外3 种干燥方式在产品品质上具有明显优势,但因为真空干燥热量传递困难、FD生产能耗高、红外干燥穿透能力有限各种技术原因,难以在生产实践中大规模应用。

真空冷冻干燥机FD(冷冻干燥)以升华脱水为基础。在干燥所需的低温环境下,它可以更大限度地减少风味和芳香化合物的损失,产生多孔结构,减小体积皱缩;此外,由于大部分酶促反应的停止,保持了新鲜果蔬的初始状态,产品具有良好的品质。

然而,由于保持低温状态、提供升华热、降低干燥室总压等操作,真空冷冻干燥机FD (冷冻干燥)是一项高能耗、高成本的生产技术。因此,对整个干燥过程进行改进,提高干燥效率、降低能耗已成为许多研究的热点。

我们简单提一下真空冷冻干燥机干燥过程的数学建模及优化。

干燥动力学通常用于描述干燥过程中传热传质的宏 观和微观机理,受干燥方法、干燥条件和物料特性等多种因素的影响,在改进设备设计、优化干燥过程和保质降耗方面有重要意义。薄层干燥是确定果蔬干燥动力学模型时广泛应用的一种方法,常以水分比 MR 和时间t的关系描述干燥过程中的动态变化,利用决定系数R2 、卡方χ2 、均方误差 RMSE等统计学指标验证模型的准确度。可以作为估算干燥曲线、改进干燥过程、实现低能耗需求的一种重要工具。然而,在实际应用中,还没有一种薄层干燥模型可以有效地概括所有的果蔬干燥动力学。在提质降耗方面,除了可以通过建立干燥动力学模型、改变干燥参数进而优化干燥过程外,当前的研究主要还集中在控制前处理方式、预冻方式和使用联合干燥技术等方面。

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