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食品干燥方法全解析：从自然干燥到能量场干燥

创作时间:

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@小白创作中心

食品干燥方法全解析：从自然干燥到能量场干燥

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来源

https://m.renrendoc.com/paper/326501636.html

食品干燥是食品加工中的重要环节，通过去除食品中的水分，可以有效延长食品的保质期，保持其营养成分和风味。本文将为您详细介绍各种食品干燥方法，从传统的自然干燥到现代的能量场干燥，让您全面了解食品干燥技术的发展与应用。

一、晒干及风干

晒干是指利用太阳光的辐射能进行干燥的过程。风干是指利用湿物料的平衡水蒸气压与空气中的水蒸气压差进行脱水干燥的过程。晒干过程常包含风干的作用，是常见的自然干燥干燥方法。

晒干、风干方法可用于固态食品物料（如果、蔬、鱼、肉等）的干燥，尤其适于以湿润水分为主的物料（如粮谷类等）干燥，炎热干燥和通风良好的气候环境条件最适宜于晒干。

二、空气对流干燥

空气对流干燥是最常见的食品干燥方法。热空气是热的载体，也是湿气的载体。而空气则有自然或强制对流循环，在不同条件下环绕湿物料进行干燥。热空气的流动靠风扇，鼓风机和折流板加以控制，空气的量和速度会影响干燥速率。空气的加热可以用直接或间接加热法：直接加热空气靠空气直接与火焰或燃烧气体接触；间接加热靠空气与热表面接触加热。

空气对流干燥一般在常压下进行，有间歇式（分批）和连续式。被干燥的湿物料可以是固体、膏状物料及液体。

箱式干燥

箱式干燥是一种比较简单的间歇式干燥方法；箱式干燥设备单机生产能力不大，工艺条件易控制。按气体与物料流动方式有平行流式、穿流式及真空式。

隧道式干燥

隧道式干燥使用的设备实际上是箱式干燥设备的扩大加长，其长度可达10～15m，可容纳5～15辆装满料盘的小车。可连续或半连续操作。隧道干燥设备容积较大，小车在内部可停留较长时间，适于处理量大，干燥时间长的物料干燥。干燥介质多采用热空气，隧道内也可以进行中间加热或废气循环，气流速度一般2～3m·s－1。根据物料与气流接触的形式常有逆流式、顺流式和混流式。

输送带式干燥

输送带式干燥装置中除载料系统由输送带取代装有料盘的小车外，其余部分基本上和隧道式干燥设备相同。湿物料堆积在钢丝网或多孔板制成的水平循环输送带上进行的移动通风干燥（故也称穿流带式干燥），物料不受振动或冲击，破碎少。适于膏状物料和固体物料干燥。在干燥过程，采用复合式或多层带式可使物料松动或翻转，有利于增加空气与物料的接触面，加速干燥速率。可减轻装卸物料的劳动强度和费用，便于连续化、自动化，适于生产量大的单一产品干燥，以取代原来采用的隧道式干燥。按输送带的层数多少可分为单层带型、复合型、多层带型；按空气通过输送带的方向可分为向下通风型、向上通风型和复合通风型输送带干燥设备。

喷雾干燥

喷雾干燥是采用雾化器将料液（可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏糊液）分散为雾滴，并用热空气干燥雾滴而完成的干燥过程。喷雾干燥方法常用于各种乳粉、大豆蛋白粉、蛋粉等粉体食品的生产，是粉体食品生产最重要的方法。喷雾干燥系统有不同的组成与性能。

气流干燥

气流干燥就是将粉末或颗粒食品物料悬浮在热气流中进行干燥的方法。气流干燥也属流态化干燥技术之一，具有如下特点：

颗粒在气流中高度分散，由于热空气与湿物料直接接触，使气固相间的传热传质的表面积大大增加，强化了传热与传质过程，因此干燥时间短（0.5～2s）。
气固相间的并流操作，可使用高温干燥介质（湿淀粉干燥可使用400℃热空气），使高温低湿空气与湿含量大的物料接触，整个干燥过程物料温度也不高。
干燥设备体积小，热能利用，如使用400℃以上高温气体为介质，1kg绝干空气可干燥除湿0.1～0.15kg，干燥器的热效率可达60～75％。
设备结构简单，占地面积小，处理量大。
适应性广，可用于块状、膏糊状及泥状物料。对散粒状物料，最大粒径可达10mm。

流化床干燥

流化床干燥也称沸腾床干燥,是另一种气流干燥法。与气流干燥设备最大不同的是流化床干燥物料由多孔板承托。流化床干燥用于干态颗粒食品物料干燥，不适于易粘结或结块的物料。流化床干燥的特点：

物料颗粒与热空气在湍流喷射状态下进行充分的混合和分散，气固相间的传热传质系数及相应的表面积均较大，热效率较高，可达60～80％。
由于气固相间激烈的混合和分散以及两者间快速地给热，使物料床温度均匀、易控制，颗粒大小均匀。
物料在床层内的停留时间可任意调节，故对难干燥或要求干燥产品含水量低的过程比较适用。
设备设计简单，造价较低，维修方便。

喷动床干燥

喷动床又称喷泉床，是一种比较新的技术。喷动床技术可用于干燥、造粒、冷却、混合、粉碎以及反应等过程。喷动床干燥器可用于干燥1～8mm的大颗粒物料，如小麦、豆类、玉米等农产品，此类大颗粒物料若应用流化床，则需很高流化速度而不经济。喷动流化床又可用于干燥40～80目或更细一些的粉体物料。常用的喷动床干燥器有单级及多级型式。按其内部结构有分布板式及无分布板式喷动床干燥器。

三、传导干燥

传导干燥是指湿物料贴在加热表面上（炉底、铁板、滚筒及圆柱体等）进行的干燥，热的传递取决于温度梯度的存在。传导干燥和传导－对流联合干燥常结合在一起使用。这种干燥的特点是干燥强度大，相应能量利用率较高。为了加速热的传递及湿气的迁移，传导干燥过程都尽量使物料处于运动（翻动）状态，因此有各种不同的干燥设备。如转筒干燥，滚筒干燥，真空干燥，冷冻干燥等。

回转干燥

回转干燥又称转筒干燥，是由稍作倾斜而转动的长筒所构成。回转干燥处理量大，运转的安全性高，多用于含水分比较少的颗粒状物料干燥。加热介质可以是热气流与物料直接接触方式（类似对流干燥），也可以是由蒸汽等热源来加热圆筒壁。它适于粘附性低的粉粒状物料，小片物料等堆积密度较小的物料干燥。回转干燥设备占地大，结构复杂，耗材多，投资也大，目前不少逐渐由沸腾床（流化床）等所取代。

滚筒干燥

滚筒干燥是将物料在缓慢转动和不断加热（用蒸汽加热）的滚筒表面上形成薄膜，滚筒转动（一周）过程便完成干燥过程。滚筒干燥可用于液态、浆状或泥浆状食品物料的干燥；但不适于热塑性食品物料（如果汁类）干燥。滚筒干燥常用蒸汽作为加热源，对于一般的物料，每m2物料接触面上的平均干燥速度为10～20kg·hr－1。经过滚筒转动一周的干燥物料，其干物质可从3～30％增加到90～98％，干燥时间仅需2秒到几分钟。根据进料的方式，滚筒干燥设备有浸泡进料、滚筒进料和顶部进料；根据干燥压力有真空及常压滚筒干燥；也有单滚筒、双滚筒式或装滚筒等干燥设备。

真空干燥

真空干燥是指在低气压条件下进行的干燥。真空干燥常在较低温度下进行，因此有利于减少热对热敏性成分的破坏和热物理化学反应的发生，制品有优良品质，但真空干燥成本常较高。采用真空干燥设备一般可制成不同膨化度的干制品。真空干燥过程食品物料的温度和干燥速度取决于真空度，物料状态及受热程度。干燥过程热量常靠传导或辐射向食品传递，也有用热气体或微波作为热源。

冷冻干燥

冷冻干燥又称升华干燥，是指干燥时物料的水分直接由冰晶体蒸发成水蒸气的干燥过程。冷冻干燥是目前食品干燥方法中干燥过程物料温度最低的干燥，用于果蔬、蛋类、速溶咖啡和茶、低脂肉类及制品、香料及有生物活性的食品物料干燥。冷冻干燥时，被干燥的物料首先要进行预冻（冻结），然后在高真空状态下进行升华干燥。

四、能量场作用下的干燥

能量场作用下的干燥指电磁场和声波场中的干燥作用。湿物料中的水分对不同能量场中的能量有特殊的吸收作用，可促进物料中水分汽化，提高干燥速率。在能量场中能量的传输依然有对流与传导、辐射，但也有其特殊的形式和要求。

电磁场中的干燥

电磁场中的干燥主要是利用电磁辐射能作为干燥能源的干燥。电磁辐射具有粒子－波的双层性质，以电磁波形式传播，不同波长（频率）的电磁波都具有一定的能级和对食品材料的吸收穿性。常用于食品干燥的电磁波有红外线、远红外线和微波。

声波场中的干燥

声波场干燥也称超声波（指频率20～106KHz的电磁波）干燥。声波场作用于湿物料，可使物料温度有所提高，并可强化传质过程，使物料干燥速率提高。不同介质对超声波的吸收不同，各种介质的最大吸收声波频率也有差异，超声波在辐射介质中的吸收，会放出一定热量，使介质温度相应提高。用声波来干燥食品常结合其它干燥方法，利用热空气和强大的低频声波在干燥室内与湿物料接触，几秒内即可达到干燥要求，其干燥速率比常规喷雾干燥、转鼓干燥和真空干燥的速率高3～10倍，节约燃料50％。适于热敏性和易吸湿性或含脂肪量高的食品物料的干燥。

组合干燥

（1）结合各种干燥方法的组合干燥装置即利用两种不同的干燥设备组合起来，先利用第一干燥器使物料的含水量降至一定值后，再经第二干燥器，使物料水分及其它指标达到产品要求，以提高设备生产效率，改善产品质量，如喷雾干燥方法中速溶奶粉生产的二段法生产工艺。

（2）结合各种热过程的联合干燥装置就是把干燥、脱水、冷却等过程组合起来，实现一机多用的目的外，还可以合理地利用能源，实现生产的连续化。

（3）结合其它过程的联合干燥装置干燥器附带搅拌机和粉碎机的联合装置，可大大改善干燥物料流的流体力学状态，有利于破碎结块和消除粘壁现象，提高干燥速率。

自然干燥的特点

A.它具有投资少、管理粗放、生产费用低，能在产地就地进行干燥。
B.自然干燥还能促使尚未完全成熟的原料在干燥过程进一步成熟。
C.自然干燥缓慢，干燥时间长。晒干时间随食品物料种类和气候条件而异，一般2～3天，长则10多天，甚至更长时间。
D.干燥最终水分受到限制，常会受到气候条件的影响和限制。如在阴雨季节就无法晒干，而难以制成品质优良的产品，甚至还会造成原料的腐败变质。
E.自然干燥还需有大面积的晒场和大量劳动力，生产效率低，又容易遭受灰尘、杂质、昆虫等污染和鸟类、啮齿动物等的侵袭，制品的卫生安全性较难保证。
F.科学利用太阳能，充分利用天然能源。

晒干及风干要求

A.食品晒干有采用悬挂架式，或用竹、木片制成的晒盘、晒席盛装干燥。物料不宜直接铺在场地上晒干，以保证食品卫生要求
B.晒干场地宜选在向阳，光照时间长，通风位置并远离家畜厩棚、垃圾堆和养蜂场，场地便于排水，防止灰尘及其它废物的污染。
C.为了加速并保证食品均匀干燥，晒干时注意控制物料层厚度。不宜过厚，并注意定期翻动物料。

料液雾化的方法

（1）气流式喷雾它是采用压缩空气（或蒸汽）以很高的速度（300m·s－1）从喷嘴喷出，利用气液两相间的速度差所产生的摩擦力，将料液分裂为雾滴，故也称为双流体喷雾。
（2）压力喷雾采用高压泵（0.17～0.34Mpa）将料液加压，高压料液通过喷嘴时，压力能转变为动能而高速喷出分散的雾滴。
（3）离心喷雾料液在高速转盘5000～20000r·min－1或圆周速度为90～150m·s－1中受离心力作用从盘的边缘甩出而雾化

喷雾干燥特点

(1),喷雾干燥是非常细小的雾滴与热空气接触，具有极大的表面积，有利于传热传质过程，因此物料干燥时间短（几秒至30秒）；
(2),干燥温度较低，适于热敏性物料的干燥；
(3),可生产粉末状、空心球状或疏松团粒状，且具有较高的速溶性产品；
(4),容易通过改变操作条件以调节控制产品的质量指标，如粒度分布、最终湿含量等；
(5),干燥流程简化，操作在密闭状态下进行，有利于保持食品卫生、减少污染；
(6),所需设备较庞大，空气消耗量大、热利用率低，动力消耗也较大，因此，喷雾干燥总的设备投资费用较高

喷雾干燥系统

一级喷雾干燥系统：主要有开放式、闭式循环、半闭式循环和自惰式循环四种型式；二级喷雾干燥系统，又称直通速溶系统；流化床喷雾造粒系统

真空干燥设备的分类

A.间歇式真空干燥搁板式真空干燥设备是最常用的间歇式真空干燥设备，也称为箱式真空干燥设备。常用于各种果蔬制品（如液体、浆状、粉末、散粒、块片等）的干燥，也用于麦乳精、豆乳精等产品的发泡干燥.
B.连续式真空干燥连续式真空干燥是真空条件下的带式干燥。

冷冻干燥的特点

A.冷冻干燥在真空度较高，物料温度低的状态下干燥，可避免物料中成分的热破坏和氧化作用，较高保留食品的色、香、味及维生素C；
B.干燥过程对物料物理结构和分子结构破坏极小，能较好保持原有体积及形态，制品容易复水恢复原有性质与状态；
C.冷冻干燥的设备投资及操作费用较高，生产成本较高，为常规干燥方法的2～5倍。

物料的冻结方法

物料的冻结有两种方法，即自冻法和预冻法。

自冻法:是利用物料表面水分蒸发时从它本身吸收汽化潜热，使物料温度下降，直至它达到冻结点时物料水分自行冻结的方法。该法水分蒸发降温过程容易出现物料变形或发泡等现象，因此要合理控制真空室的真空度，对外观形态要求较高的食品物料，干燥会受到限制。此法的优点是可以降低脱水干燥所需的总能耗。

预冻法:是干燥前用常规的冻结方法，如高速冷空气循环法、低温盐水浸渍法、低温金属板接触法、液氮、液态二氧化碳等载冷剂喷淋或浸渍法将物料预先冻结。此法适于蔬菜类等物料冻结。

冷冻速度对干燥速度的影响

A.冻结速度影响干制品的多孔性。冻结速度愈快，物料内形成的冰晶体愈微小，其孔隙愈小，干燥速度愈慢。
B.冷冻速度还会影响物料的弹性和持水性。-30℃经15min冻结的芦笋和在-15℃温度中冻结的相比，前者具有较好的弹性和持水性。
C.缓慢冻结时形成颗粒较大的冰晶体，会破坏干制品的质地并引起细胞膜和蛋白质（如鱼肉）变性。