农产品干燥技术发展现状
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摘要 目前农产品干燥主要包括热风干燥、微波干燥、微波真空干燥、微波与热风联合干燥、真空冷冻干燥和变温压差膨化干燥等方式。本文主要对不同的干燥方式在农产品中的应用进行综述。
关键词 农产品；干燥技术；发展
中图分类号 TS205 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0279-03
干燥作为农产品加工的一种重要方式，将农产品中水分降低到一定程度，延长保质期，获得农产品干制产品。根据干燥的原理不同，将干燥分为热风干燥、真空冷冻干燥、变温压差膨化干燥、微波干燥、微波与热风联合干燥等方式。不同的干燥方式各有所长，应根据物料特性采取适合的干燥方式，降低能量损耗，提升产品品质。本文主要对不同的干燥方式在农产品中的应用进行综述。
1 热风干燥
热风干燥技术的原理是将热量传递到物料，在蒸发、扩散作用下，减少物料中水分含量。同时利用物料表面和中心的温度梯度，将温度从表面向中心传递[1]，最终达保持物料整体处于适宜含水量的目的。热风干燥技术需要有稳定的热源提供热量，再利用风机将热风吹入物料储藏空间（一般为干燥环境）。热风干燥是一种传统的常规干燥方法，因其适应性强，操作、控制简单，成本低，不受气候条件影响，卫生条件较好等原因成为现今应用最广泛的一种工业干燥方法，国内约90%的物料干燥均用常压热风干燥技术[2]。对于热风干燥的研究甚多且深入，从国际研究情况来看，开始热风干燥研究的时间可追溯至20世纪20年代，热风干燥涉及的种类有木材、粮食、药品、种子等领域，在热风干燥理论、干燥工作和干燥技术上取得了长足的发展。
朱加繁等[3]研究了铁皮石斛的热风干燥试验，确定了铁皮石斛的最佳热风干燥工艺，为指导生产石斛干品提供理论依据。王 军等[4]研究了曲拉的热风干燥工艺参数，结果表明热风温度41 ℃，物料厚度10 mm，风速60 m/min，可降低产品的脂肪氧化程度，延缓美拉德反应，得到的曲拉产品色泽最好。贾 敏等[5]研究了鲍鱼在不同热风干燥温度下的干燥动力学，并构建了干燥过程的数学模型。段振华等[6]对罗非鱼片进行了热风薄层干燥试验，以试验数据为基础建立了罗非鱼热风干燥的水分比与干燥时间关系的数学模型，并对干燥过程中能源消耗特点进行了相应的分析。李 菁等[7]对紫薯进行了热风干燥试验，得到紫薯的热风干燥特性并建立了数学模型。张黎骅等[8]对银杏果进行了热风干燥试验，采用响应面法优化了银杏果的热风干燥条件，得出的最佳干燥条件为热风温度68 ℃、热风速度1.15 m/s、装载量15.58 kg/m2，在此条件下能耗低、干燥速率快、蛋白质保存率高。
虽然热风干燥具有操作简单易行、物料处理量大、成本低等特点，但是这种干燥已不能满足人们追求品质一流的要求[9]。由于物料加热时由外向内进行热传导，传热和传质方向相反，导致产品干燥速度慢、品质低，而且我国干燥机的设计还停留在原始阶段，自动化程度低、能耗高、效率低、干燥质量得不到保证、劳动强度大、设备稳定性不好、烘干不均匀等情况[10]，需与其他干燥技术联合使用，优势互补，具有节省能源、高效、省力的优势，能够对干燥过程进行有效控制，最终获得质量较高的产品。
2 微波干燥
微波是电磁波的一种，波长从1 m到0.1 mm不等，频率范围从300 MHz到3 000 GHz，通常人们所说的微波是指波长1 cm至1 m的电磁波[11]。微波干燥是将微波辐射在待干燥的物料上，通过物料内的水等极性分子的高速旋转，使物料内部瞬间产生摩擦热，物料表面及内部的温度同时升高，使大量水分子从物料中蒸发逸出，从而达到干燥的目的[12]。微波干燥技术起源于20世纪40年代，到60年代国外才开始大量应用，同国外相比，我国微波干燥技术的的应用在20世纪70年代初期才开始，起步较晚，目前与国外相比有一定的差距，但也在一些领域中取得了不错的成果。
与其他干燥方式相比，微波干燥具有物料干燥的速度快[12]、加热时间短、干后品质和利用率高的优点，因而在食品方面，微波干燥应用广泛[13]，如泉等[14]研究了玉米的微波干燥特性及其最佳的加工工艺，试验结果得出微波干燥玉米籽粒的最佳工艺为：干燥功率、干燥温度、风速分别为0.2 W/g、40 ℃、 45 m/min。在这一条件下对玉米进行干燥，不但消耗的能力少，而且干燥后的玉米便于储存、食用价值和种用价值高。陈 燕等[15]采用间歇微波的方法研究了荔枝微波干燥特性及其干后品质，结果表明，间歇时间对荔枝的裂壳率影响非常显著，适当的间歇时间可以有效地避免荔枝裂壳的发生。李远志等[16]对马铃薯的微波干燥工艺进行研究，结果表明马铃薯脆片的脆度和微波功率成正比例。在一定范围内，提高微波的功率，能够提高马铃薯脆片的脆度。张薇[17]进行了扇贝柱的微波干燥试验，建立了数学模型模拟试验结果，结果表明其所建立的数学模型可以较好地模拟温度和含水率对柱状物料在微波干燥过程中的影响，干燥速率随着微波时间与质量比的增加而增加。
3 微波真空干燥
微波干燥的缺点是容易过度加热，且会出现局部温度过高的问题，导致加热对象的品质下降或者加热食品风味不佳。微波真空干燥技术将微波技术和真空干燥技术结合起来，充分发挥各自的优势。真空能够降低物料干燥的温度，物料中的营养成分能够最大程度得到保存，干制品的质量和品质得到了有效提升。真空还能够使干燥的时间缩短、提高生产效率。微波则为真空干燥提供了热源，提高了真空状态下常规热传导速率慢的缺点[18]。
国际上出现微波真空干燥机应用于商业的报道可以追溯到20世纪70年代，我国对微波真空干燥的研究始于20世纪80年代。最早是南京三乐微波技术发展有限公司才开始研究微波真空干燥技术[19]。从当前状况来看，微波干燥技术已经被广泛应用于水果、蔬菜、菌类、水产品等方面，其他食品生产中还较少应用微波干燥技术[20]。Drouzas等[21]对香蕉片进行微波真空干燥，取得了较好的效果。从产品的气味、富水性、口感、风味等方面看，与冷冻干燥差异不大。Bondaruk等[22]将土豆在微波真空条件下和对流条件下分别进行干燥。结果表明：微波真空干燥对保持土豆丁的淀粉和总糖含量具有较好的作用，且比强制对流干燥更能抑制干制期间物料的颜色变化。Giri等[23-24]研究了蘑菇的微波真空干燥动力学和复水特性，并通过响应面法优化了微波真空干燥工艺。张 骏等[25]研究了预脱水鱼片水分含量、微波功率、真空度对真空微波加工香酥鳙鱼片品质的影响，并通过混合正交试验优化了真空微波方法制备香酥鳙鱼片的工艺条件。张国琛等[26-27]对扇贝柱的微波真空干燥试验进行了研究，发现微波真空干燥对提高扇贝柱的干燥速度和改善产品品质具有明显的优势。
4 微波与热风联合干燥
热风-微波真空联合干燥是在干燥的过程中，根据物料的变化特点，选择合适的干燥方式，对物料进行干燥的组合干燥技术。组合技术的优点是利用了各项技术的长处，克服了各自的缺点，取长补短，达到高效、低耗、优质的干燥效果[28]。研究发现，热风与微波真空联合干燥需要的时间短、消耗的能源少、能够较好的保持物料的色泽和营养成分[27-29]。热风干燥在最后阶段，产品的温度达到最大值，而蒸发冷却是最小值，导致产品质量的下降[29]。而采用微波真空干燥来完成这一阶段，可以消除温度的不利影响。徐艳阳等[30]对甘蓝进行热风和微波真空联合干燥试验，结果表明：联合干燥所需时间为原来的1/2左右，产品的营养成分和叶绿素在最大限度得到了保存；微波真空干燥使产品结构疏松。Cui等[31]用微波真空干燥大蒜片至10%水分（湿基），然后用45 ℃的热风继续完成产品的干燥，联合干燥不仅大大缩短了干燥时间，而且能提高蒜的辣味、颜色、口感和复水率。陈健凯等[32]研究了热风与微波真空联合干燥杏鲍菇，并采用响应面法优化工艺参数，试验结果表明联合干燥产品品质最好，与微波真空干燥比较，色差和复水性好，氨基酸破坏小，比热风干燥节约能耗。毕金峰等[33]研究了热风-微波真空联合干燥对蓝莓产品水分含量、膨化率和单位能耗的影响，并通过响应面法优化得到蓝莓的最佳加工工艺。黄建立等[34]研究了银耳的热风-微波真空联合干燥工艺，结果表明热风-微波真空联合干燥所得银耳干品复水比高，干品不易破碎，体积相对传统热风干燥样品的小，感官品质明显优于传统热风和单纯微波真空干燥样品。
5 真空冷冻干燥
真空冷冻干燥也称冷冻干燥，简称“冻干”。是将燥的物料预先快速冻结，在真空状态下，将物料中的水分从固态直接升华到气态，从而将物料中的水分除去，达到干燥的目的。与传统干燥技术相比，真空冷冻干燥具有许多优点，基本保持了新鲜原料固有的色泽、风味和香气，营养成分损失少，复水性高，脱水彻底，适合于长期保存和长途运输等。但真空冷冻干燥技术因其设备复杂、能耗大、干燥时间较长、生产成本较高等原因，限制了其在食品中的应用，仅适用于高价值和高附加值食品。Nastaj 等[35]对冷冻干燥过程中的传热数学模型进行了研究，结果表明，该模型可以准确地预测干燥物料的含水率和温度分布随时间变化的规律。国内东北大学的徐成海教授[36]较早的对真空冷冻干燥技术干燥人参进行了研究，测量了人参的导热系数和共晶点温度进行了数学推导和计算，并通过试验加以验证。近年来，对于真空冷冻干燥技术的研究发展非常迅速，陈仪男[37]利用正交试验优化了龙眼真空冷冻干燥的工艺参数，谢振文等[38]通过对柠檬片冻干工艺研究，确定了柠檬片真空冷冻干燥的最佳操作条件，许晴晴等[39]比较了真空冷冻和热风干燥对蓝莓品质的影响，真空冷冻干燥在保持蓝莓复水性、感官品质和活性成分等方面比热风干燥具有明显优势。
6 变温压差膨化干燥
变温压差膨化干燥又称气流膨化干燥、爆炸膨化干燥或压差膨化干燥等。变温是指物料在干燥过程中的温度不是一成不变，在物料膨化和真空干燥的过程中采用不同的温度；压差指在物料膨化的瞬间经历了一个由高压到低压的过程；膨化的原理是相变和气体热压效应，采用该技术将被加工物料内部的液体迅速升温汽化、增压膨胀，并依靠气体的膨胀力，带动组分中高分子物质的结构变性，从而使之成为具有网状组织结构特征，定型的多孔状物质的过程[40]。
变温压差膨化干燥近几年逐渐应用于果蔬干燥。利用该技术生产的果蔬脆片是继油炸果蔬脆片、真空低温油炸果蔬脆片之后的第三代产品，绿色天然、营养丰富、口感酥脆、易于贮存、携带方便，已成为时下流行的果蔬休闲食品。Sullivan等[41]对苹果的气流膨化干燥过程进行了详细的研究，结果表明温度、压力、预干燥水分含量是影响苹果气流膨化干燥的重要因素。Saca和Lozano[42]对香蕉的膨化工艺参数进行了优化。国内毕金峰等人苹果[43]、桃[44]、哈密瓜[45]、柑橘[46]、菠萝[47]、番木瓜[48]、马铃薯[49]等果蔬的气流膨化干燥进行了系统研究，优化干燥工艺，并制得了多种果蔬膨化产品。
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