新型食品變溫壓差（非油炸）膨化組合干燥技術(shù)

新型食品變溫壓差（非油炸）膨化組合干燥技術(shù)，是由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研發(fā)。該技術(shù)，又稱負(fù)壓膨化干燥、氣流膨化干燥或微膨化干燥等，在食品變溫壓差膨化組合干燥機(jī)理、工藝優(yōu)化、設(shè)備改造、產(chǎn)品品質(zhì)評(píng)價(jià)和新產(chǎn)品創(chuàng)制等研發(fā)方面具有原創(chuàng)性，整體研究達(dá)到水平。該技術(shù)已引起美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)、新加坡和臺(tái)灣等很多國(guó)家和地區(qū)的重視，其產(chǎn)品被國(guó)際食品界譽(yù)為“二十一世紀(jì)食品”，是繼傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥產(chǎn)品、真空冷凍干燥產(chǎn)品、真空低溫油炸脆片之后的新一代干燥產(chǎn)品。該技術(shù)已獲得shouquan國(guó)家發(fā)明專利8項(xiàng)。真空油炸工藝生產(chǎn)的果蔬脆片因其存在潛在食品安全隱患和貯存期短、口感差、喪失果蔬生鮮風(fēng)味而會(huì)逐步被其它先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)取代。

該項(xiàng)目通過(guò)采用冷卻真空泵水溫的方式、有效改進(jìn)真空罐與膨化罐的比例關(guān)系體積比為15～18：1，應(yīng)用JZJ2S-2A型的雙極組合真空泵，提高真空度，使胡蘿卜、茶葉等高纖維含量的果蔬原料實(shí)現(xiàn)膨化成為可能。采用自然降溫與壓力脈沖相結(jié)合的方式，改進(jìn)膨化工藝，達(dá)到了設(shè)備改造的目標(biāo)，使果蔬膨化設(shè)備的單罐生產(chǎn)周期由4個(gè)小時(shí)縮短到2.5小時(shí)，從而使原年產(chǎn)100噸膨化設(shè)備產(chǎn)能達(dá)130噸。在膨化設(shè)備安裝了質(zhì)量和溫度傳感器，對(duì)膨化干燥過(guò)程物料的水分含量和產(chǎn)品溫度進(jìn)行在線控制，完善了變溫壓差膨化干燥技術(shù)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外的空白，為變溫壓差膨化干燥技術(shù)傳質(zhì)傳熱技術(shù)理論提供了技術(shù)支撐。第二代膨化十燥設(shè)備內(nèi)部采用了鍍鎳的設(shè)計(jì)，并且安裝了一個(gè)減震器來(lái)減少膨化槍的后坐力，使用一個(gè)耐熱橡膠圈代替了鉛制品進(jìn)行膨化槍的密封。

2．2果蔬變溫壓差膨化干燥工藝研究

    初的變溫壓差膨化干燥工藝ji優(yōu)條件主要通過(guò)比較熱風(fēng)干燥和膨化干燥曲線以及產(chǎn)品質(zhì)量而確定。早期的研究表明水果和蔬菜在原始的狀態(tài)下并小能被直接膨化，因?yàn)樵谂蚧倪^(guò)程中會(huì)發(fā)生爆裂，不同的原料都對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的膨化壓力和原始含水率，進(jìn)而才能膨化并形成多孔的結(jié)構(gòu)。美國(guó)NONG業(yè)部東部研究中心(the united States Depanment of Agriculture，Eastern Regional Research Center)對(duì)果蔬的膨化干燥工藝=研究較多，其對(duì)蘋(píng)果進(jìn)行了較QUAN面的研究，包括原材料的測(cè)驗(yàn)、滲透脫水、預(yù)干燥的研究、連續(xù)化生產(chǎn)的JI佳工藝、能量估算、品種影響等，如J．F．Sullivan，J．C．Craig1980)和D．Torrcggiani(1995)等都對(duì)蘋(píng)果的連續(xù)式膨化干燥進(jìn)行了詳細(xì)研究。J．F．Sullivan在研究中設(shè)計(jì)壓力、溫水率幾個(gè)因素，分析容積密度、復(fù)水率、顏色、羥、糖損失等方面，確定了ji佳生產(chǎn)工藝為：蘋(píng)果在82℃條件下熱風(fēng)干燥到含水率為15％，膨化壓力為117kPa，膨化溫度為121℃，應(yīng)用CEPS進(jìn)行蘋(píng)果的加工的產(chǎn)為190kg/h；J．F．sullivan(1983)鈴薯和胡蘿卜進(jìn)行膨化干燥試驗(yàn)，確定了馬鈴薯的ji佳生產(chǎn)工藝：在93℃條件下熱風(fēng)干燥到含水率為25％，膨化壓力為414kPa，膨化溫度為176℃，應(yīng)用CEPS馬鈴薯的膨化加工的產(chǎn)量為454kg／h；確定了胡蘿卜的佳生產(chǎn)工藝：在95℃條件下熱風(fēng)十燥到含水率為25％，膨化壓力為275kpa，膨化溫度為149℃[15-17]。A.Nath等(2007)也對(duì)馬鈴薯高溫短時(shí)膨化工藝進(jìn)行了研究，確定了膨化溫度，膨化時(shí)間，原料的初含水率和淀粉含量為對(duì)膨化影響顯著的因素，并對(duì)膨化工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究[18]，優(yōu)化條件為：預(yù)處理含水率為36．74%，溫度為235．46℃，膨化時(shí)間為51s。國(guó)外一些學(xué)者對(duì)馬鈴薯膨化前處理也進(jìn)行了較細(xì)致的研究，重點(diǎn)研究了燙漂與干燥條件對(duì)馬鈴薯膨化率、外部干燥層的影響，并通過(guò)電鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)于在加工過(guò)程中對(duì)溫度和壓力要求較高的物料，如馬鈴薯等，原料的前處理尤為的重要，適當(dāng)?shù)那疤幚砜梢苑乐乖显诩庸み^(guò)程中顏色的改變并增加產(chǎn)品的膨化效果。A．I．V．a(chǎn)malis等(2001)研究了預(yù)處理包括熱燙、硫漂、熱風(fēng)T燥時(shí)間等對(duì)馬鈴薯膨化效果的影響，研究表明硫處理對(duì)馬鈴薯的膨化效果沒(méi)有顯著的影響，但是可以有效地防止加工過(guò)程中顏色的改變；假設(shè)投資建造一個(gè)小型蘋(píng)果膨化果蔬生產(chǎn)廠，約需150萬(wàn)元，其中設(shè)備投資100萬(wàn)元，主要用于廠房租賃、預(yù)處理設(shè)備、膨化設(shè)備、包裝設(shè)備和運(yùn)輸銷(xiāo)售設(shè)備的投入。經(jīng)過(guò)熱燙后再進(jìn)行熱風(fēng)干燥，會(huì)增加馬鈴薯的膨化效果，但是隨著熱風(fēng)十燥時(shí)間的增加，膨化效果逐漸下降[6,19]。M．F．Kozenlpel(1989)等對(duì)蘿卜、馬鈴薯、蘋(píng)果、藍(lán)莓、蘑菇、芹菜、洋蔥、甜菜、洋芋、梨、菠蘿、甘藍(lán)等果蔬原料的變溫壓差膨化工藝進(jìn)行了廣泛地研究，確定了蒸汽壓力，膨化溫度，于燥時(shí)間、切片尺寸、含水率、品種等對(duì)膨化產(chǎn)品的影響[12]。以蘋(píng)果為例，影響其膨化的關(guān)鍵因素是膨化前原料的含水率、膨化溫度、膨化壓力、停滯時(shí)間、抽真空溫度和抽真空時(shí)問(wèn)。國(guó)外學(xué)者在探討變溫壓差膨化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，并不是所有的原料都可以進(jìn)行膨化試驗(yàn)，比如豆類，因堅(jiān)硬的外殼而無(wú)法進(jìn)行膨化，花生和椰子也無(wú)法成功地進(jìn)行膨化，谷物類食物，比如小麥、黑麥、大米的壓力需要大于700kPa，肉類等蛋白質(zhì)類食品也不易被膨化[12,20,21]。

膨化是利用相變和氣體的熱壓效應(yīng)原理使被加工物料內(nèi)部的水份，瞬間升溫汽化，減壓膨化，并依靠氣體的膨化力帶動(dòng)組織中高分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變性，從而形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特性定型多孔狀物質(zhì)的過(guò)程。干燥是膨化的物料在真空（膨化）狀態(tài)。

除蒸發(fā)膨化掉水份，不破壞食品本身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。保留食品原生態(tài)口味。變溫壓差膨化聯(lián)合干燥，以新鮮食品為原料，經(jīng)過(guò)清洗、去皮、去核、切分或著不切分，預(yù)處理和預(yù)干燥等前處理工序后，采用變溫壓差膨化干燥設(shè)備進(jìn)行干燥，變溫壓差膨化干燥設(shè)備主要由膨化罐和一個(gè)體積比膨化罐大5-10倍真空罐組成，原料經(jīng)過(guò)預(yù)干燥至水分含量為15%-35%（不同果蔬原料，要求力從常壓上升到0.1-0.4mpa。物料升溫至一定程度，產(chǎn)品處于高溫高壓狀態(tài)。本研究采用果蔬變溫壓差膨化干燥設(shè)備,采用新鮮的甘薯做為實(shí)驗(yàn)原料,研究不同預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)膨化甘薯脆片的品質(zhì)影響。隨后迅速打開(kāi)連接膨化罐和真空罐（真空罐預(yù)先只抽真空）的泄壓閥，由于膨脹罐內(nèi)瞬間降ya（使水含量為3%-5%安全含水量）