果蔬干燥中红外加热技术与其他技术联合应用的研究

2021-03-30 14:00:15 李建 14

随着人们对产品品质要求的提高,单独使用红外加热技术已经不能满足干燥要求,这就促使人们将红外加热技术与其他先进干燥技术联合使用。所谓联合干燥是指充分利用各自干燥方式的特点,将2种或2种以上的干燥方式相结合的一种混合干燥技术。

  可优化干燥过程,达到提高产品品质,减少干燥时间,增加经济效益的目的。目前,国内外已经有红外-热风(IR-HA)联合干燥、红外-微波(IR-MD)联合干燥、红外-真空(IR-VD)联合干燥以及红外加热技术与其他先进技术联合干燥的方式。


  1、红外-热风联合干燥

  热风干燥能及时带走物料表面蒸发出的水蒸汽,使物料内部水分得到扩散,红外加热技术能使物料内外水分同时加热,温度梯度和湿度梯度方向一致,从而加快物料的干燥过程。

  Nathakaranakule等研究了龙眼的远红外辅助热风干燥,结果表明:该技术不仅能显著提高干燥速率和复水率,降低产品的收缩率和硬度,而且龙眼干制品外观呈深红色。

  Ponkham等对环形菠萝片进行了远红外热风联合干燥研究,结果发现:扩散系数主要受远红外强度和热风温度的影响;4次方模型对干燥过程中色泽的变化拟合度较高;修正的Midilli-Kucuk模型对干制品的剪切力比拟合度较高;二次模型对干燥过程中的收缩动力学拟合度较高。

  Somkiat等也系统地研究了水果皮远红外热风联合干燥的传热和传质过程。

  2、红外-微波联合干燥

  红外线穿透力较强,用于果蔬干燥时速度快、品质佳。微波的穿透性更强,且内外同时加热,对于较难干燥脱水或在后期干燥难以失去水分的农产品较适宜。

  Wang等研究了桃子的远红外-微波(FIR-MD)干燥特性,结果表明:随着远红外和微波功率的增加,脱水速率亦增加;远红外功率、微波功率和转换点含水率对能耗率和产品感官质量有显著影响。

  曹新志等研究了胡萝卜的红外-微波(IR-MD)联合干燥特性,以胡萝卜的品质为评价指标,通过仪器和感官分析得出红外-微波联合干燥时成品的品质较好且干燥速率较快。

  甘斯佳先利用远红外将黄花菜杀青到一定程度(含水率为40%),再利用微波干燥到规定的含水率(13%),这种方法既可缩短干燥时间,又可保证产品质量,经测定蛋白质保存率为87.3%。

  3、红外-真空联合干燥

  红外真空干燥Z大的特点是在真空环境下进行干燥,干燥室的内压大于外压,果蔬在压力差和湿度梯度的作用下达到快速干燥的目的。

  Mongpraneet等研究了威尔士洋葱的远红外真空干燥,结果表明:整个干燥过程可分为升速、恒速和降速3个阶段,产品干燥速率和叶绿素保存率主要受辐射强度的影响。

  杨志伟等采用响应面法对芒果果脯加工工艺条件进行了优化,Z佳工艺为:干燥时间4.5h、绝压42.3kPa、远红外加热温度55.4℃。

  Swasdisevi等对香蕉片进行了远红外-真空(FIR-VD)联合干燥研究,通过对联合干燥过程中含水率和温度的预测值与实验对比,表明所建立的数学模型完全能够描述联合干燥过程中含水率及温度的变化。

  4、其他联合干燥技术

  除此之外,也有研究报道了红外加热技术与热泵、气体射流冲击方法和低压过热蒸汽联合干燥。

  徐刚等对胡萝卜片进行了远红外-热泵(FIR-HPD)联合干燥工艺研究,得出胡萝卜FIR-HPD联合干燥工艺的Z佳工艺参数为:物料热烫时间120s,HPD温度45℃,FIR热源辐射功率2kW,HPD与FIR切换点的物料含水率为50%。

  郑霞等研究了哈密瓜片的红外联合气体射流冲击方法,结果表明:整个干燥过程均为降速阶段;采用该方法可使干燥时间缩短到2.0~3.5h。

  Nimmol等研究了远红外和低压过热蒸汽联合干燥香蕉片的传热过程,结果表明:香蕉片干燥动力学和热传递受干燥介质温度和压强的影响较大。

  红外加热技术作为一种新型的加热技术,具有高效、节能、无污染的优点,与传统的加热技术相比应用范围更广泛。但在我国,红外加热技术与其他技术的联合在果蔬干燥中的应用仍处于起步阶段,还未形成规模,尤其是在红外加热机理及其Z佳转换点的确定方面,与发达国家相比还存在很大的差距。

  因此,若要将联合干燥技术做到自动控制,就需建立合理的数学模型,这是以后研究的一个重点,也是难点所在。另外,联合干燥技术的设备也需要不断改进,自动化控制、安全操作、在线精确检测将成为未来的发展方向。