果蔬干燥技术的研究进展

韩旭 董京磊 宫俊杰 郑振佳

摘 要：从不同的干燥方式的原理、在果蔬贮藏加工中的应用及各自的优缺点等方面进行综述，以期为调味蔬菜干燥技术的发展与工艺研究提供科学依据。

关键词：果蔬;干燥;研究进展

常见的果蔬干燥技术有热风干燥、微波干燥、热泵干燥、红外干燥、微波真空干燥等，单一干燥技术大多存在一些技术上的不足，几种干燥技术通过不同的方式结合起来的联合干燥技术，可以弥补单一技术的不足，以达到干燥时间短、能耗低、品质好的效果。文章综述了几种常见的果蔬干燥技术的研究进展，指出干燥过程中常见的问题并对发展前景进行展望[1]。

1 单一干燥技术

1.1 自然干燥

自然干燥利用环境中的风能和太阳能把果蔬中所含的水分除去，具有简单易操作、费用低廉等优点[2]。任章成等[3]研究表明，晒干处理的葡萄皮渣中总类黄酮含量为403.56 mg/100 g，而凍干含量仅为111.78 mg/100 g。自然干燥的局限性很大，受气候、空气风速及湿度等影响很大且干燥期长不受人为控制，最终产品质量较差。

1.2 热风干燥

热风干燥是利用风机将热风吹入干燥室中，物料中的水受热蒸发，同时利用物料内外温差，热量由表面向中心传递，从而达到物料内外含水量整体处于适宜状态[4]。热风干燥具有设备成熟，操控简单，应用广泛，成本低且不受地区气候条件影响，卫生条件较好等优点，我国多数果蔬采用这种技术进行干燥。李杨等[5]研究表明，冬瓜皮热风干燥的多糖含量比微波干燥、常温干燥条件下多，且在60℃时多糖含量最高，达到2 985.46 mg/100 g鲜重。王雪等[6]确定护色后的姜丝热风干燥最优工艺为干燥温度55 ℃、干燥时间7.5 h，此时姜丝色泽均匀，呈淡黄色，姜辣素含量为2.0%。由于传统热风干燥常用的热源为锅炉或炉窑燃烧产生的过热蒸汽，所以存在能耗高、环境污染大的问题;而且在干燥过程中温度较高，产品的色泽、品质较差;我国的热风干燥机存在自动化程度低、劳动力消耗大和热效率低等问题[7]。

1.3 微波干燥

微波干燥原理是物料中水分直接吸收微波能量，物料表面及内部的温度同时升高，水分子从物料中蒸发出来，从而达到干燥的目的。微波干燥具有干燥速度快，加热时间短，加热均匀，终产物品质高、营养丰富和利用率高，控制方便，工艺先进等优点，同时还可用于杀菌和保鲜领域[8]。刘莉等[9]研究表明，辣椒在干燥功率640 W及800 W时干燥速度明显高于80 、240 、400 W功率条件下的干燥速度，且两个功率的干燥时间相差不大，拟合得到Page模型最适于描述辣椒干燥过程，所有功率条件下的R2均在0.985以上。微波干燥存在的问题为产品色差和形变较大、干燥过程最终水分含量难以控制、成本大等[10]。目前我国微波干燥设备种类偏少、适用范围过于狭窄，需要加深研究。

1.4 变温压差膨化干燥

变温压差膨化干燥是将物料放入加压罐中加热，增大罐中气压，物料中的蒸汽会由于加压罐中的压力突然消失而被高温干燥固化，最终形成泡沫状的膨化产品[11]。变温压差膨化干燥具有能耗低、设备构造简单易操作、应用广泛等优点。刘丽娜等[12]等进行香菇柄膨化干燥优化试验得到优化工艺为膨化温度86 ℃、抽空温度69 ℃、抽空时间2 h，此条件下膨化干燥的香菇柄的含水率为3.83%、色差值为42.29、膨化度为0.685。贾文婷等[13]通过正交试验确定红枣最优工艺为预干燥时间4 h、膨化温度72.10 ℃、抽空时间84.69 min，此时含水量在7 %以下，膨化度和色泽最优。目前我国的变温压差膨化干燥加工设备和理论知识较国外还是比较落后，寻找合适的前处理方式，减少营养物质的损耗，保证产品有较长的保质期，确定合适的膨化工艺是变温压差膨化干燥技术需要进一步研究的方向。

1.5 新型太阳能干燥技术

太阳能干燥技术是通过太阳能空气集热器将太阳辐射转化为热能，从而使物料得到干燥的技术。太阳能干燥技术具有节能环保、操作简单、成本低、原料干燥周期短，并且制成的成品卫生、质量高等优点[14]。邰晓亮等[15]发现，花菜经太阳能干制后的产品10 min时复水率达到最高值86.49%，剪切力为最小值21.8 牛;复水时间在8 min时的色差值较好，商品性较好。刘鸿雁等[16]研究表明，4 mm枣片比6、8 mm的枣片早1 h干燥完成达到所需湿含量，而在干燥过程中比4 mm薄的枣片破粹严重，因此可得4 mm的枣片是最佳厚度。太阳能干燥技术的缺点有干燥效率低、过度依赖气象条件、可控性差且设备占地空间大等，可以通过与热泵干燥等联合干燥来改善太阳能干燥技术[17]。

1.6 热泵干燥技术

热泵干燥是利用压缩机中的高压的液态工质被压缩成高温、高压的气体后进入冷凝器放热，把干燥介质加热，并且不断循环加热，从而干燥物料。热泵干燥相较于传统的干燥技术干燥成本低，能源清洁有利于环保，易于控制在低温环境下进行，目前热泵干燥已广泛应用于果蔬等产品的干燥[18]。段全成等[19]研究表明，热泵干燥苹果片的最终的水分含量在0.1以下，热风干燥在0.15～0.2之间，而且热泵干燥系统的干燥时间比热风干燥系统缩短30%左右，且热泵干燥系统平均有效水分扩散系数比热风干燥系统高而且热泵干燥能耗比热风干燥低，由此可得热泵干燥系统更适于苹果片的干燥工艺。热泵干燥单独使用存在干燥周期长、干燥后期除湿不足和能耗比高等问题，所以多与其他干燥方式联合使用。

1.7 红外干燥技术

红外干燥是利用红外加热器发射出的红外线照射到被加热物料被吸收转化成热能，使物料在极短的时间内外同时加热，从而实现加热和干燥的一种方法。红外干燥可以避免加热过程中传热媒体导致的能量损失，同时具有容易发生、高效节能，可控性好、加热迅速和干燥效果好等优点[20]。郭玲玲等[21]进行香菇响应面优化试验得到最优工艺参数为干燥温度55 ℃、切片厚度4.5 mm、辐照距离120 mm，此条件下香菇色泽评分为58.56、复水比为5.32、硬度为495.63 g、氨基酸含量为818.12 mg/100 g、总糖含量为281.37 mg/g。单一的红外干燥也存在对于厚度大的物料干燥效率很低、干燥的物料热量分配不均匀等问题，可以通过与其他干燥技术联合使用，结合多种干燥方式的优点，实现高效、低耗、质量高的干燥。

1.8 真空冷冻干燥

真空冷冻干燥原理为冷冻物料中的水分在真空状态下从固态直接升华到气态，达到干燥的目的[22]。真空冷冻干燥具有脱水彻底、复水性高、营养成分损失少、适合于长期贮存和长途运输等优点。胡晗艳等[23]试验结果确定黑大蒜最优冻干工艺为大蒜与水料液比为1∶ 5进行打浆，装盘厚度6 mm，-18 ℃下预冻12 h后，在加热温度60 ℃、真空度30～100 Pa、时间20 h条件下冷冻干燥，此条件下黑蒜粉总酚保留率为96.1%。代小梅等[24]研究表明，香葱真空干燥相比热风干燥有更好的维生素C含量和复水率，最优工艺为温度70 ℃、压力0.1 MPa、干燥时间4 h。目前，真空冷冻干燥还存在设备要求高、费用高，干燥速度较慢，干制品的吸湿性强，产品包装内要有吸湿剂及冻干的时间点难以确定等问题，需要进一步加深研究。

2 聯合干燥技术

2.1 微波真空干燥

微波真空干燥是结合真空干燥和微波干燥优点的一种新型干燥技术，真空能够降低物料干燥的温度，微波则可以为真空干燥提供热源，改善了真空状态下常规热传导速率慢的不足，能够较好地保留食品原有的风味和营养物质，且设备成本、操作费用相对较低，目前已在食品加工、农产品加工、药品生产、化工等领域被广泛应用[25]。张继驰等[26]通过响应面法优化金银花微波真空干燥最佳工艺为真空度80.64 kPa、微波功率1.71 kW、装载量69.54 g，此条件下模型预测的最大响应值为绿原酸含量48.621 mg/g，黄酮含量为107.386 mg/g。周琦等[27]进行正交试验优化柠檬片微波真空干燥工艺得到优化工艺参数为微波功率1.01 kW、真空度72.4 kPa、柠檬片厚度4 mm。微波真空干燥技术也存在一些不足，如排湿困难、干燥终点难以判断、设备的智能化水平有待进一步提高等。

2.2 微波热风干燥

微波热风联合干燥结合了微波干燥和热风干燥的优点，有助于水分扩散，弥补了单一微波干燥不均匀的不足之处，干燥速率和产品质量较单一干燥有显著提升。李湘利等[28]确定热风微波联合干燥蒜片的最优工艺条件为前期热风65 ℃干燥至转换点干基含水量1.00 g/g，后期采用功率550 W微波干燥至干基含水量0.18 g/g，此条件下干燥速率最快，硫代亚磺酸酯含量最高为1.773 9 mmol/100 g。由于微波热风干燥是在大气压下操作，具有较高的水沸点，这可能导致干燥的产品质量差，如深色和热敏材料的一些重要营养物质的劣化[29]。

2.3 热风微波真空联合干燥技术

热风微波真空联合干燥是根据物料的变化特点，不同的干燥阶段选择合适的干燥方式，对物料进行干燥的新型干燥技术。这种干燥方式的优点是干燥时间短、耗能少、能够较好地保持物料的色泽和营养成分。徐艳阳等[30]研究表明，甘蓝热风微波真空联合干燥前期热风干燥至物料的含水率为15%～20%，再采用微波真空干燥，微波功率为1 900 kW，真空度为91.3 kPa，在210 min时干燥完全，较单独的热风干燥则减少150 min左右，联合干燥效率比热风干燥提升约42%。

热风和微波真空联合干燥技术结合了三种工艺的优点，大大缩短了干燥时间，降低了能耗，保证了物料的感官品质和风味，明显优于传统的热风干燥和单独的微波真空干燥技术，如何将这种高效节能的干燥技术应用到更多的工业生产领域仍然需要不断的探索研究。

3 展望

目前，我国果蔬干燥生产大多还是采用热风干燥，因为该技术设备简单易操作，且可以干燥的果蔬种类多，但面临着干燥时间长、营养损失严重、品质下降和能耗大等问题。果蔬干燥的发展目标为品质优良、生产安全和节能减排等，实现以上目标可以从两方面开展研究：一方面进一步完善果蔬干燥的基础理论研究，探寻新型高效干燥前处理方法，改进干燥设备并优化干燥工艺;另一方面可通过几种干燥方式的联合取长补短，在提高干燥效率和品质的同时降低能耗等。此外，太阳能丰富的地区还可考虑通过太阳能与传统干燥技术集成，在提高果蔬干制品产品产量和质量的同时，降低能耗且减少环境污染。◇

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Abstract：This paper mainly reviewed the principles of different drying methods，the application in the storage and processing of fruits and vegetables，and their advantages and disadvantages to provide scientific reference for the development and technological research of the dried vegetable technology.

Keywords：fruit and vegetable;drying;research progress