一、压力膨化干燥
真空低温膨化系统主要是由压力罐和一个体积比压力罐大5~10倍的真空罐组成,果蔬原料经预处理后,干燥至水分含量15%~25%(不同的果蔬要求的含水量不同)。然后将果蔬置于压力罐内,通过加热和加压,使果蔬内部压力与外部压力平衡,然后突然减压,使物料内部水分突然汽化、闪蒸,使果蔬细胞膨胀达到膨化的目的。这种果蔬脆片为多孔结构,食用时香脆可口,它基本上不含脂肪,却含有大量的维生素和纤维素,故被认为可替代乳、糖、脂含量甚高的糖果饼干作为消闲食品。
压力膨化干燥果蔬片块大多需要在其他干燥器中做预干燥,将物料的湿含量降至20%左右,然后经压力膨化干燥至最终湿含量为3%~4%。
间歇式压力膨化系统主要由一个压力罐和一个体积比压力罐至少大5~10倍的真空罐组成,原料置于压力罐内,受热后由于水分不断蒸发使压力逐渐上升至70~480千帕,物料温度高于100℃,因而与大气压下的水蒸气温度温度相比,它处于过热状态。随后,迅速打开连接压力罐和真空罐(罐内已预先抽真空)的快干阀,由于在压力罐内瞬间降压,使物料内部的水分闪蒸。在真空状态下还可维持加热脱水一段时间,直至达到所要求的最终湿含量。
压力膨化干燥时果蔬片块可大可小,但需均匀,而且片块的湿含量应均匀一致,为此,如有必要在预干燥后,物料应做均湿化处理。
二、微波干燥
微波是波长1.0~0.001米,频率为300GHz,具有穿透性的电磁辐射波。微波干燥原理是:微波发生器将微波辐射到干燥物料上,当微波射入物料内部时,穿透使水等极性分子随微波的频率作同步旋转,例如干燥蔬菜类制品采用915兆赫的微波,则蔬菜内的极性分子等每秒转动9.15亿次,水等极性分子作如此高速旋转的结果使物料瞬时产生摩擦热,导致物料表面和内部同时升温,使大量的水分子从物料逸出,达到物料干燥的效果。
微波技术是利用物料内部水分对微波的吸收特性,被吸收的微波能转化为热能使内部水分转化为蒸汽而达到要求的含水量。微波属于高频波段的电磁波,它也具有电磁波所有的波动特性,如反射、透射、干涉和衍射。目前常用的微波加热专用频率为915兆赫和2450兆赫。国内外研究人员的研究结果均表明,微波加热均匀,可以避免一般加热干燥过程由于内外加热不匀而引起的品质下降,并充分保持了新鲜蔬菜内原有的营养成分。此外微波干燥还具有反应灵敏,便于控制,热效率高,无余热,无污染等显著特点。
微波按在果蔬干燥中的实际应用大概分为微波速效干燥和膨化干燥两类。常规的干燥方法干燥物料时间长,温度高,产品易变色。为了改变色泽,往往采用熏硫磺等漂白工艺,这样就造成了对产品和环境的污染。而微波干燥可保持其原有色泽,无需漂白,从根本上消除了污染。采用微波膨化干燥法制成的豆类、薯类、坚果和果蔬类脆片或粉料等方便和休闲食品,松脆可口,营养丰富。
对于茎叶菜类(竹笋、洋葱、白菜、菠菜)、根菜类(萝卜、胡萝卜、蘑菇)、藻类(海带、裙菜)等均可利用微波和其他干燥方法组合,进行膨化干燥。
三、组合干燥方法
(一)喷雾干燥和流化床干燥的组合
喷雾干燥和流化床干燥的组合大多是用于牛奶等食品类物料的干燥,与单级喷雾干燥相比,这种两级干燥系统得到的产品质量高,热效率也高,可节能20%左右。
三级组合干燥形式,这种三级组合干燥系统的操作可以在高进口空气温度和低出口废气温度下进行,适用于各种类型牛奶的干燥,其优点是产品质量好,节省能量,生产操作空间低。
(二)喷雾干燥和带式干燥的组合
喷雾干燥和带式干燥的三级组合干燥器,主要用于食品的干燥。在第一级的多喷嘴喷雾干燥过程中,料液被干燥到含水量为10%~20%(与产品有关)。这种半干粉体落到位于喷雾干燥室下部的多孔输送带上进行第二级干燥(带式穿流干燥)。粉体在第二级输送带上经短时间停留后,被慢慢输送到第三级干燥带上(干燥空气温度较低)。最后是产品冷却阶段。这种组合干燥系统得到的产品速溶性好,废气温度比较低(一般为65℃~70℃),热效率较高。
(三)气流干燥和流化床干燥的组合
当产品的含水量要求非常低,而用一个气流干燥机又达不到要求时,应选择气流干燥和流化床干燥的两级组合系统。典型实例是PVC树脂的干燥。第一级采用气流干燥,在很短时间内(一般为2秒左右),就可将其表水分除掉。而剩下的部分结合水分,要从PVC树脂颗粒孔隙内扩散到颗粒表面后,再汽化所需要的时间,要比颗粒表面水分干燥所需要的时间长100倍至几百倍。因此,第一级采用高气速的气流干燥,而第二级采用低气速的流化床干燥。
(四)热泵—热风干燥的组合
热泵—热风组合干燥就是在干燥的前期采用热泵低温干燥,在中后期采用热风干燥,这种组合干燥工艺的特点是在物料处于热敏湿敏的条件下采用温和的热泵除湿干燥,而在干燥的后期适当提高干燥温度,使物料表面和内部的温差增大,促进热量向内部传递,使得水分在干湿界面获得足够的热量汽化,缩短整个干燥过程的时间。
组合干燥过程中,干燥初始阶段采用低温热泵干燥,物料表面处于低温状态,所以干燥对这些成分影响小。干燥后期采用热风干燥,尽管表面温度较高,但此时表面处于干区,水分含量低,温度对营养成分和色素的影响减小。在物料内部,热量从外部传递到干湿界面后绝大部分热量由水分汽化所吸收,所以干湿界面内部温度并不高,该区域组分受外界温度影响相对小。