干燥和脱水技术:一个紧凑的综述食品科学的进步

文摘

食品(主要是水果和蔬菜)和脱水干增加可用的一生,存储稳定性和减少处理需求和提高可移植性。保存技术的食品大多是基于通过阳光/太阳能干燥方法,导致产品质量退化和污染。能源利用率和自然干燥物品的干燥过程的基本参数的选择。理想的干燥系统价值干项目的安排是精明的,因为它缩短了干燥时间,使污染的项目。减少能源使用和运营成本的新测量在干燥过程。本文代表基本的审查在食品干燥技术与蔓越莓(microwave-vacuum和microwave-convective)的两种干燥方法以及他们的优缺点对干燥产品的质量和过程性能的评估。

关键字

Micro-convection、食品工程、对流食品干燥、热力工程、保护技术

介绍

从地面生长的食物是至关重要的基本膳食补充剂的源泉,例如,维生素,矿物质和纤维素。自湿新食物的物质从地面超过80%,他们委托深刻易腐烂的货物。保持产品新鲜的最好方法是保持其健康的自尊,然而大多数存储技术需要低温,这是很难维护所有通过分布/供应链。再一次,收获后的干燥是一个适当的选择表示南亚孟加拉国这样的国家,尤其是在印度和中国等地方存在无效地建立低温分散和处理选项。据报道,超过20%的世界易腐食品产品干增加保质期的实际可用性和推进食品安全(1]。有机产品、蔬菜及其项目干提高容量可靠性,限制捆绑先决条件和减少运输重量。无论如何,在印度几乎没有段易腐烂的东西是干提示巨大不幸到现金和工作以外的浸泡在淡季提升商品的成本。

干燥的食物从地上被对流干燥(本质上是专家2]。有各种各样的调查,往往与普通对流干燥问题。项目的一些基本物理性质发生了变化,例如,材质,表面上的差异,混合变化影响风味和补品和收缩3]。另外,对流干燥给小扩展re-hydration早些时候另外准备后续为微不足道的干燥质量(4]。高温度干燥过程是一个必要的原因失去价值。降低过程的温度有非凡的潜力提高干燥物品的性质(5,6]。然而在这样的条件下,工作时间和相关费用最终明显不合适。为了减少运营成本独特的pre-medicines和新战略低温和低能量干燥技术开发。简洁的审计的改进(近年来)将讨论在相应的地区。

类型的干燥

热泵干燥

利用热泵干燥一直考虑自1950年代中期以来,然而,认为机械实现,这不是财政上诱人的,因为低燃料成本赢得周围。通过设置蒸发器直接加热的气体流,离开干燥器的空气冷却(用这种方法时显热段)然后除湿(收回休眠热)的制冷剂。以这种方式添加到热然后拒绝了冷凝器的制冷剂热泵的空气进入干燥器,沿着这些思路提高它的温度。在回收空气离开干燥器时,除湿干燥空气的额外优势同样承认,扩大其能力来完成更好的干燥。霍根,et al。7)考虑温暖泵帮助谷物干燥和假定的技术是有价值的,因为他们在接触较低的能量利用率雷竞技网页版电加热单元。基本上,训谕泵是用来降低烘干机的能源利用和目前都同意,热泵除湿机(HPD)帮助干燥系统,能源储备单位(8,9]。HPD干燥的主要焦点之一是维护价值及其有效应用干燥尊敬热量的材料。Kohayakawa et al。10)描述了一个调查,芒果削减在HPD干燥机和干这个框架的能源利用是对比和理论电加热干燥机。图1显示了一个典型的工业热泵装置的示意图。是占22的HPD干燥机有良好的位置下降40%权力的利用率。Hawlader et al。11)检查干苹果、番石榴和土豆片在HPD取代空气干燥器利用氮气和二氧化碳。疏散过程中干燥出现盈利的项目,这说明小翻炒蔬菜。此外,孔隙度和补液的属性项的对比和材料在真空干燥。gaba, et al。12)认为是苹果的干燥室在热泵干燥机和对比项从一个电加热干燥机。惠普干燥器利用低40%能源对比和电子温度和干燥速度更快。Alves-Filho et al。13]研究了干豌豆在流化床温暖的画气压计的停止干燥条件下的干燥器和收购项目产能提升大量补液,浮动性和诱人的阴影质量。Uddin, et al。14)对比暖泵干燥和微波干燥和停止番石榴,芒果和甜瓜。

过热蒸汽干燥

与过热蒸汽干燥(SS)没有空气介质完全由蒸汽。党卫军干营养物质的能力是因为扩张的显热,提高其温度有关迷住了温度在给定的重量。没有必要排气蒸发的水从产生到发展的压力超出了一定的限制。图2肖像的图形演示系统。

巨大的首选的角度来看是重用的干燥技术是可能的,包括获得额外的显热。此外,任何常规对流和传导干燥器都可以毫不费力地变化利用过热蒸汽(15]。连续固定床、流化床、撞击、气动和闪蒸汽烘干机是利用super-warmed创新产生的干燥质量。

过热蒸(SS)流化干燥

试验表明,党卫军干燥可以充分利用对一些人来说,物品,如玉米淀粉、马铃薯淀粉和做其他的结果。在任何情况下,那些太大或细颗粒流化床课程很难干。在视图中创建的模型的扩散系数的假设和利用率的各种假设。其中包括:我考试)形成的水蒸气发生断裂点下面的水ii)的大部分热量进入样品表面是用于消失当例子的温度相当于水变化的断裂点3)断裂点的重量在附近目的测试(四)标本表面总换热系数包含温暖干燥介质辐射和v)干燥过程完成时测试的温度高于水的断裂点(16]。图3继电器的原理描述了系统。这个过程被广泛用于食品工业。

冲击干燥和党卫军

尽管它主要用作造纸行业的一部分,在食品行业,空气冲击是用于取暖和烹饪的物品,例如,薯条,披萨,面包点心和水平17]。低脂肪薯片可以设置这一策略。系统的图形演示下面图4。

党卫军准备薯片举行更多的维生素C和首选在表面风干的例子。看,质量交换是在菲克定律的传播和内部换热土豆被认为是后傅里叶热传导定律(18]。在任何情况下,应该考虑学生的影响冲击干燥产品质量包括收缩、新鲜和微观结构。

Microwave-Vacuum干燥

另外干燥升级可以得到利用sub-atmospheric压力。水消失在较低温度下发生在真空下,和随后的产品处理温度可以降低,提供更高的产品质量。许多相关性MW-vacuum干燥和不同框架之间,大部分集中在热空气和冷冻干燥。

图5描述了跟踪系统很好。MW-vacuum缺乏水化首次用于收敛柑橘类果汁的19]。维持业务,MW-vacuum干燥是利用干面条,粉,和大量渗透固体。麦克唐纳公司已经建造了一个MW-vacuum干燥谷物干燥框架(MIVAC);彻底的重量从3.4到6.6 kPa提供湿消失在温度从26岁到52°C。在任何情况下,这并不是工业因为金融方面卓有成效的。消散的水项目在这个MW-vacuum干燥框架是驱逐大部分通过整合利用冷却框架,滋养与水(20.]。

干燥能源性能

通过分析食品干燥性能可以测量干燥系统在经济上是可行的。干燥性能是由以下方程描述:

(1)

德=干燥性能(公斤的蒸发水/ J提供能量)

t_在= MW接通电源的总时间(年代)

P =千瓦电源输入(W)

米_我,米_f(=初始和最终的水分含量比率,湿基)

米_我=初始样品质量(千克)

方程1只考虑兆瓦系统的效率;它不考虑加热空气,所需的能量或能量所需的真空泵。

必须正确选择压力和功率效率最大化。Drouzas et al。21]表明,干燥速率明显提高,增加压力或兆瓦的功率,但最终干香蕉片质量较低。同样的趋势在沃兹沃思,et al。22)干燥效率(定义为蒸发水量除以样本数量的兆瓦能量进入干燥腔)的蒸谷米明显受到兆瓦功率和干燥器操作压力。计数器的一个方法的缺点MW干燥不均匀加热等在脉冲模式,开机和关机兆瓦之间交替。这允许更好的再分配中的温度和水分剖面产品断电时期。对于一个给定的产品,MW开机时间和脉冲比例应该优化。脉冲应用兆瓦能量结合真空干燥的小红莓已经发现更有效的比连续应用程序(23]。在脉冲模式下,接通电源的时间短,再关机时间提供了较高的干燥效率,在能源利用系数(定义为一个比能量吸收的样品相同质量和能量吸收的蒸馏水)脉冲模式范围从0.53到0.95,连续MW和应用大大降低,从0.43到0.67不等。有关质量属性,不断干红肿和不良的强硬的纹理样本有一个高于样品干燥与脉冲模式。

影响存储质量

补充剂的巨大损失发生在干从地面生长的食物的能力。这种不幸依靠能力温度、pH值、氧气和表示,孔隙度、光和接近自然的酸。不幸的程度依赖的那种维生素和能力条件,例如,表示氧气和光(24]。在意大利面条的能力,例如,没有损失硫胺素和烟酸看着核黄素是手无寸铁的温度、储存时间和光线。

在一些情况下缺乏战略水化补充剂的损失同样影响。例如,卡明斯基et al。25)看到一个快速贬值固化干燥胡萝卜的类胡萝卜素。他们看着,用电吹风是胡萝卜素更有效保护包括把时的温度。停止干大部分项目是更多的渗透。这鼓励氧气交换和胡萝卜素氧化进步快。Cinar [26)透露,最值得注意的阴影不幸在胡萝卜把40°C(98.1%)最不幸在红薯的时候保持在4°C(11.3%)在45天的能力。

减少能源消耗的方法

常规护理操作应该值得信任地框架的基本块产生干燥机操作。Mix-drying,另一个最理想的方法来减少能源消费扩大物料通过量和提高质量27]。提高活力通过科学显示是另一个关键的方法减少活力利用率(28]。不规则的干燥和电干燥进步同样被用来减少活力的利用率。利用微波被发现主要影响干燥时间和活力利用率(29日]。特定活力利用干燥的葡萄从81.15 MJ /公斤下降是否应该出现一个发生对流干燥7.11 - 24.32 MJ /公斤,加入microwave-convective干燥(30.]。Infrared-convective烘干机减少活力利用osmotically预处理的土豆和菠萝的例子。温暖泵烘干机和高电场烘干机潜力巨大的现代应用,特别是对于高自尊作物由于普遍的项目,游刃有余的使用计划和低活力(31日]。

结论

许多新测量在干燥创新减少活力使用和运营成本。中进步,渗透缺乏水化、真空干燥、固化干燥、SS干燥、HPD干燥微波干燥和淋浴干燥是提出令人难以置信的广度质量最好的一代干项目和粉末。由于其特定和clinometric气候变暖影响,微波带来新的属性,例如,扩大了干燥速度,升级的最后一项质量和增强活力的利用率。微波干燥产品的本质是脱水和凝固干燥物品之间定期。这样,精明的交换框架混合/一半一半干燥应该提升到收获的好处现代干燥框架以最少的成本和简单的进步。混合干燥后与一个潜在的传统干燥过程由微波完整或微波真空过程显示了减少干燥时间,提高产品质量和限制活力的先决条件。尽管,一些组件创建干燥时应该思考框架的食物。理想干燥框架保护从地面生长的食物应该是实用,较短的干燥时间和最小伤害的物品。

引用

1. 格拉博夫斯基,et al.Drying的水果、蔬菜和香料。:采后技术手册:谷物、水果、蔬菜、茶、和香料。2003。
2. Nijhuis HH, et al。方法改善干水果和蔬菜的质量。Tr食品Sci Technol.1998; 9:13-20。
3. Azzouz年代,et al。葡萄籽的对流干燥:收缩对传热传质过程的影响。J食品过程Eng。2017。
4. Joardder, et al。食物结构:其形成和与其他属性的关系。暴击牧师食品SciNutr.2017; 57:1190 - 1205。
5. 拉库马,等。比较评价的物理属性和挥发物的卷心菜受到热空气和冷冻干燥。LWT-Food Sci科技。2017;80:501 - 509。
6. 德里C, et al。四种干燥方法对osmotically脱水小红莓的质量。干燥Technol.2004; 22:521 - 539。
7. 霍根先生,et al .热泵低温谷物干燥。反式ASAE.1983; 26:1234 - 1238。
8. 奎罗斯R, et al。干燥动力学番茄通过电阻和热泵烘干机。DryingTechnol.2004; 22:1603 - 1620。
9. JIF-G入股事宜,et al。评估工业规模的电动热泵烘干机(HPD)。HolzRohWerkst.2004; 62:261 - 267。
10. Kohayakawa MN等al.Drying芒果片使用热泵干燥机。Proc 14 Int干燥计算机协会,圣保罗,巴西。2004;884 - 891。
11. Hawlader MNA et al .属性修改大气的热泵干燥的食物。J食品Eng.2006; 74:392 - 401。
12. gaba,等。应用热泵干燥的苹果缸。Proc 14 Int干燥计算机协会,圣保罗,巴西。2004;1922 - 1929。
13. Alves-Filho O, et al。大气冷冻干燥条件下脱水的豌豆。Proc 14 Int DryingSym,圣保罗,巴西。2004;1521 - 1528。
14. Uddin女士,et al。热泵比较研究,微波和冷冻干燥的新鲜水果。Proc 14 IntDrying计算机协会,圣保罗,巴西。2004;2035 - 2042。
15. Tatemoto Y, et al。干燥特性的多孔材料沉浸在床上玻璃珠怜下过热蒸汽减压。ChemEng Sci。2007; 62:471 - 480。
16. 江,et al。CFD-DEM停留时间的研究中,液滴沉积,碰撞速度为一个二进制粒子混合香肠流化床式涂布机。干燥Techn。2017; 1-13。
17. 拉赫曼女士和Labuza TP。水分活度和食品保存。:手册的食物保存,马塞尔·德克,纽约。1999;339 - 382。
18. Leeratamark N, et al。薯片的干燥动力学和质量接受不同的干燥技术。J食品Eng.2006; 77:635 - 638。
19. Aydınkaptan E和Barutcu MI。监控葵花油的理化特性和薯条在重复微波煎和热油煎。它含有y或氢化。2017;68:202。
20. 桑格牛E, et al .微波干燥的原理和应用实例。干燥TechnAgricFood Sci。2000; 253 - 289。
21. Drouzas AE, et al .微波/真空干燥凝胶模型的水果。J食品Eng。1999; 39:117 - 122。
22. 沃兹沃思,et al . Microwave-vacuum蒸谷米的干燥。ASAE33.1990事务;1:199 - 0211。
23. Yongsawatdigul J和Gunasekaran s .微波真空干燥的小红莓:第一部分能源使用和效率。J食品过程活。1996;20:121 - 143。
24. Sablani Shyam s干燥的水果和蔬菜:保留营养/功能质量。干燥Techn。2006; 24:123 - 135。
25. 卡明斯基E, et al。干燥和储存干胡萝卜对感官的影响特点和挥发性成分。死Nahrung食物。1986。
26. Cinar。类胡萝卜素色素冻干不同储存条件下植物样品的损失。LWT-Food Sci科技。2004;37:363 - 367。
27. Orsat, et al。微波干燥的水果和蔬菜。斯图尔特收获后。2006;6:4-9。
28. Tippayawong N, et al .能源效率改善长期干燥实践。能量。2008;33:1137 - 1143。
29. Orsat V, et al。微波技术在食品加工:概述。:微波炉加工的食物。2005;105 - 118。
30. Tulasidas TN, et al。微波干燥的葡萄在2450 Mhz-i:单模腔干燥动力学。干燥Techn。1995; 13:1949 - 1971。
31. 科雷亚JLG, et al。超声波应用的影响渗透预处理和随后的对流干燥的菠萝(Ananascomosus)。创新食品SciEmerg抛光工艺。2017;41:284 - 291。