脱水蔬菜脱水方法及设备的选择综述

48
0
2019-05-15
简介
脱水蔬菜是对新鲜蔬菜进行快速脱水干燥,使蔬菜的含水率迅速降低,而蔬菜中的各种维生素、 营养成分等损失很小的一种加工方法。 快速干燥后的脱水蔬菜,水分含量一般为 6%-8%,有利于长期贮存和远距离运输。脱水蔬菜具有良好的复水性,复水速度,且复水后能基本保持蔬菜原有的风味和营养成分。脱水蔬菜产业是一个利润丰厚,较有增长潜力的出口产业。通过对国内外脱水蔬菜发展的现状、目前存在的问题以及各种脱水方法的优缺点的综合分析的基础上,又对各种脱水设备的优缺点进行研究分析, 从而来寻找脱水蔬菜加工厂生产脱水蔬菜的最佳脱水方法和设备。详情请阅读文章!

文档内容部分截取

脱水蔬菜是对新鲜蔬菜进行快速脱水干燥,使蔬菜的含水率迅速降低,而蔬菜中的各种维生素、营养成分等损失很小的一种加工方法。快速干燥后的脱水蔬菜,水分含量一般为6%-8%,有利于长期贮存和远距离运输。脱水蔬菜具有良好的复水性,复水速度,且复水后能基本保持蔬菜原有的风味和营养成分。脱水蔬菜可以直接加入方便食品中,也可再加工后作为调味品加入食品中,还可以直接加入方便食品中,也可再加工后作为调味品加入食品中,还可以作为进一步深加工的原料。脱水蔬菜在日本、美国、香港等国家和地区,此类食品已成为一种适应现代人快节奏、高效率生活方式的流行食品;在我国,它不仅在方便食品领域大量使用,而且也是旅游、边防、地质等部门解决吃菜难的有效方法。此外,作为蔬菜深加工产品的一种,脱水蔬菜还具有新鲜蔬菜的色、香、味、形、质,而且便于贮存。这使得近10多年来,国内外市场上脱水蔬菜的需求量逐年增加,而我国的脱水蔬菜加工业也正是在这种需求持续大幅增长的促动下得到了迅猛的发展[2]。然而,目前我国脱水蔬菜加工业的发展大多只是数量的增加,其科技含量依然较低,大多数产品仍处于低产品档次、低经济效益的状况。因此,进行蔬菜脱水技术的深入研究,并引进适合的高新技术,成为这一产品打开更广阔的发展空间的关键。如果能在蔬菜旺季或生产过剩地区把蔬菜加工成脱水菜,运往缺菜区或淡季销售,效益还是非常可观的。第一章脱水蔬菜的加工理论1.1脱水蔬菜的学科基础脱水蔬菜是一门崭新的学科分支,其发展建立于多种学科的基础之上。首先,一般干燥理论是其最基本的理论基础。它包括各种果蔬的传热传质规律及其模型的建立和分析;环境物理因素、干燥设备结构因素和物料本身状态等干燥因子对干燥质量的影响规律,以及各种控制条件下一般性的和特定的指标测量和分析。其次,食品化学理论是脱水蔬菜加工过程中必不可少的。它包括水分、维生素、矿物质、糖类和蛋白质等专项研究,以及生物自由基化学和酶学等相关理论。最后,数理统计理论是脱水蔬菜生产实验中寻找最佳工艺、建立数学模型的基础。如目前应用较多的正交回归设计、旋转回归设计和D-最优设计等。此外,光学、流变力学农业物料学等学科的知识,也常被用于分析各种现象和机理。1.2蔬菜脱水后的理化特性蔬菜脱水后的物理特性:蔬菜脱水后其水分含量降至4%-13%,水分活度降至0.17左右,使微生物和酶处于不活动状态,产品密封或真空包装即可长期保存达2-3年;与新鲜原料相比,质量会减轻10-20倍;产品一般3-10min内即可复鲜,复水比为1∶3.5-0.5,复鲜度大于90%。此外,蔬菜脱水造成了不适合微生物生长的环境条件,防止了微生物,特别是致病菌的生长繁殖,达到防腐、保鲜的效果[3]。蔬菜脱水后的化学特性:蔬菜细胞组织脱水后,引起蛋白质化学特性改变,细胞膜透性加强,细胞的结构和功能发生改变,细胞水解,一些贮藏物质和部分结构物质,如淀粉、糖、蛋白质、果酸以及少量的脂肪物质,在酶的作用下分解成简单物质,其中淀粉分解成葡萄糖,双糖转化成单糖,蛋白质和多肽分解成氨基酸,原果酸分解成果胶酸。这一变化可以使蔬菜脱水后风味有所提高,鲜、甜味有所增加,可溶性和不稳定的成分损失大,而不溶性成分、矿物质损失较小。由此可见,作为蔬菜深加工产品的一种,脱水蔬菜具有质量轻、食用方便、贮存时间长、营养成分不流失等优点,是一种极具开发潜力的蔬菜深加工产品。第二章国内外脱水蔬菜的发展现状2.1国外脱水蔬菜发展现状调查显示,目前脱水蔬菜在国外市场的需求缺口比较大。虽然我国脱水蔬菜产量每年高速递增,并已在世界总产量中占据相当一部分份额,但据业内人士测算,国际市场脱水蔬菜的年需求缺口在5万吨以上。因此,脱水蔬菜产业是一个利润丰厚,较有增长潜力的出口产业。其主要原因是随着人们生活节奏的不断加快,新鲜蔬菜已经不能完全满足人们的生活需要,脱水蔬菜开始越来越多的走进现代人的生活。随着世界经济的飞速发展,生活节奏的不断加快,目前国内外脱水蔬菜的消费量逐年增加,需要的品种也越来越多。由于原有一些出口脱水果蔬的国家和地区,劳动力价格不断上升、成本加大而无利可图,出口数量正在逐渐减少统计显示发达国家蔬菜的种植面积与产量日益减少。这是主要是由于工业化的进展,可耕地面积逐年减少。另一方面种植蔬菜很多环节不易机械化,需大量的手工劳动,对于高劳动力成本的国家,蔬菜种植行业已经无力负担。这对于像我国这样具有丰富自然资源和劳动力资源的发展中国家来说,是一个极好的发展机会。因此,脱水蔬菜产业是一个利润丰厚,较有增长潜力的出口产业。2.2国内脱水蔬菜发展现状我国蔬菜资源丰富,品种繁多,给脱水蔬菜的生产提供了充分的资源。同时,脱水蔬菜生产属于劳动密集型产业,增加了市场的竞争优势。我国脱水蔬菜工厂化生产的历史虽然不长,但总体规模逐步扩大,产量迅速增加,我国脱水蔬菜的出口也得到了飞速发展。全国各省、自治区、直辖市都有脱水果蔬加工企业,但企业规模、效益却差异很大,其中规模大、效益好、带动性强的龙头企业主要分布在山东、广西、浙江、甘肃、辽宁、福建等省区,特别是山东、辽宁、浙江等沿海地区。这些地区的企业依靠外向型经济,产品以出口为主,企业规模大、设备先进、生产规范、产品质量高,因此,获得了较好的经济效益。特别是山东省,脱水蔬菜出口量占全国的1/3,而临沂地区的出口量又占山东的1/3[4]。效益好的企业主要是出口型企业或依托外贸公司进行生产的企业,其特点是都通过了ISO9000,HACCP或绿色食品等的认证、生产管理规范、卫生条件好、农药残留量、产品质量符合出口要求。脱水蔬菜生产是从原始的手工作坊发展起来的,最初只是为弥补冬季蔬菜的缺乏。这一发展的历史决定了脱水蔬菜生产是分散式、粗放型的。虽然近十几年的发展,企业的数量和规模有了一定的提高,但企业的经营模式变化不大。绝大部分企业,没有原料种植基地,也没有完善的贮藏保鲜设施。原料的采购盲目随意,原料充足时压级压价,短缺时高价争抢,干扰了生产发展,伤害了农民利益,品种不对路,质量无法保证。有的企业对原料采购,虽然建立了农户加企业的经营模式,但只是在原料价格上给菜农一定的保护,没有从根本上对原料的质量进行控制和管理,导致原料的农药、重金属残留、亚硝酸盐等时有超标现象,影响脱水蔬菜的质量和出口。目前,我国脱水蔬菜生产企业主要集中在山东、江苏、浙江、安徽、宁夏,脱水方式主要是热风脱水。虽然近几年来东部沿海地区的生产和卫生条件得到了一定改善,但总体说,中国脱水蔬菜企业特别是一些内地省份企业多数规模小,技术落后,设备陈旧,卫生安全的管理还没有引起重视,企业缺乏品牌产品,效益不稳定。有些采用炕式热风脱水和作坊式生产的企业,由于生产工艺和生产条件落后,脱水蔬菜最基本的颜色、复水性、杂质等指标都难达到要求;有的企业在生产过程中使用过量的含硫添加剂,导致二氧化硫残留严重超标,给消费者健康造成了危害,影响了我国脱水蔬菜的质量和声誉[5],因此,大部分产品的质量还有待于提高。2.3加工脱水蔬菜的前进方向干制技术的发展、干制品质量的改善,特别是其不必冷藏以及处理方便等优点使干制技术至今仍不失为一种颇有价值的加工方法,故在各国的蔬菜加工业中均有一定的生产量,并在国际贸易中占有一席位置。调查显示,目前脱水蔬菜在国内外市场的需求缺口都比较大。近10年来,脱水蔬菜在国际市场的贸易额每年都超过20亿美元。在我国各类出口农产品中,作为劳动密集型产业的蔬菜,一直是我国较有竞争实力和增长潜力出口农产品。从整体水平看,我国脱水蔬菜产业整体实力还比较薄弱。建议蔬菜加工企业重点发展技术含量高,附加值高的脱水蔬菜、冷冻或速冻菜及蔬菜罐头等系列产品,进一步提升脱水蔬菜质量档次和国际市场竞争力[6]。第三章脱水方法的选择蔬菜加工脱水的方法有很多,在实践中已经产生并应用的主要有热风干燥、热泵干燥、真空低温干燥、真空冷冻干燥、真空微波干燥、红外线干燥、微波干燥等[7],其中在我国应用最为广泛的是热风干燥和热泵干燥,但是热风干燥和热泵干燥产品的营养损失较大,复水性、风味和口感较差,产品品质和质量也较差;而红外线干燥、微波干燥等方法由于设备投资大、运营费用高、很少在实际生产中应用[8]。(>85℃)干燥时易发生褐变、氧化等反应,从而引起产品风味、外观和营养价值的影响和损害,因而希望在较低的温度下进行干燥。但在低温时水分蒸发慢,如果降低大气压,在低压下则水分的沸点相应降低,从而水分沸腾易产生水蒸气,真空干燥就是基于这样的原理而进行的。值得注意的是,虽然真空干燥设备投资费用很高,但由于干燥的低电压低时,氧含量可干,以防止氧化恶化的材料可易燃,易爆危险品干;可以使材料在低温下的蒸发的水,很容易干热敏感材料;可以恢复干燥材料宝贵和有用的成分;以防止干燥的材料排放的有毒有害物质可环保类型的“绿色”干燥。产品营养损失少、复水性好、很好地保持了原有蔬菜的风味,产品品质好、质量高,深受国外用户的欢迎。3.1真空干燥技术的技术理论蔬菜中存在着多种成分,如水分、蛋白质、多糖、矿物质、色素等。水分由于与这些非水分之间发生着多种理化作用,从而使蔬菜中的水分有着多种存在状态。一般可将蔬菜中的水分为游离水和结合水。游离水,即机械结合水和物化结合水,它主要以吸附和渗透方式存在于物料表面、孔隙、毛细管之中。结合水,以化学结合形式存在于物品的组织中。真空干燥主要是蒸发游离水,而不是结合水。蒸发游离水,即在真空环境中,形成水分气压差,提供给蒸发热,使水分蒸发,使水分从蔬菜中排除的过程[10]。3.2真空干燥技术的特性真空干燥的过程是被干燥物料置放在密封的筒体内,在真空系统抽真空的同时对被干燥物料不断加热,使物料内部的水分通过压力差或浓度差扩散到表面,水分子在物料表面获得足够的动能,在克服分子间的相互吸引力后,逃逸到真空室的低压空间,从而被真空泵抽走的过程。真空干燥其有以下特性:(1)真空干燥的过程中,干燥室内的压力始终低于大气压力,气体分子数少,密度低、含氧量低,因而能干燥容易氧化变质的、易燃易爆物的物料等,对药品、食品和生物制品能起到一定的消毒灭菌作用,可以减少物料染菌的机会或者抑制某些细菌的生长(2)由于水在汽化过程中其温度与蒸汽压力成正比,故真空干燥时物料中的水分在低温下就能汽化,可以实现低温干燥,这对于有些药品、食品等产品中热敏性物料的干燥是有利的。另外低温下干燥,对热能的利用率是合理的;(3)真空干燥可消除常压下热风干燥易产生的表面硬化现象,这是由于真空干燥时物料内部和表面之间压;差大,在压力梯度作用下,水分很快移向表面,不会出现表面硬化。同时,能提高干燥速率,提高干燥时间,降低设备运转费用;(4)由于真空干燥时,物料内和外部之间温度梯度小,逆渗透作用使得溶媒能够独自移动并收集,有效克服热风干燥所产生的溶媒失散现象。也只有真空干燥才能实现真正意义上的回收溶媒,具有环保效应。3.3真空干燥技术的应用及发展在真空环境下的干燥的方法在实践中有很多,如真空微波干燥、真空冷冻干燥、真空干燥等。微波加热均匀,可以避免一般加热干燥过程由于内外加热不匀而引起的品质下降,并充分保持了新鲜蔬菜内原有的营养成分。目前,一些发达国家已经开发出应用微波技术的干燥设备,如日本生产的小型微波减压干燥装置。其特点是采用大功率间歇式微波急速加热的同时形成真空环境,以干燥食品。但是,微波的缺点是建厂投资很大,对于一般的投资商和低利润的产品是不适合的。另一个缺点就是设备的操作复杂,这在无形中增加了员工培训的费用,而且容易在操作实践中出现错误。真空冷冻干燥工艺的一般过程为预冻结、真空干燥、解析干燥。真空冷冻干燥的最核心的理念就是将物料中的水分变成结晶水,然后进行升华处理,从而达到干燥的目的。它的主要优点是能保持新鲜食品的色香、味、形,最大限度地保存食品内部的维生素、蛋白质等营养成分,且复水性好,能在常温下保存较长的时间[9]。因而被广泛地用于方便食品、调理食品等方面。但是冻干食品的缺点是加工工艺复杂,而且对产品质量及生产效率有决定性作用。再者,由于食品内的水分在结晶的过程中,会形成很多不规则状冰晶体。这些冰晶体由于是在被迫的情况下形成的,这样就改变了细胞的原有结构,冰晶体上的棱角会对细胞造成切伤损害,冰晶体本身的形状也会对细胞造成挤压损伤[11]。真空低温干燥在蔬菜等食品加工中,经过发展实践,已经相对成熟。比起以上两种方法和热风干燥等方法都有许多优点。真空干燥是采用真空干燥设备创造真空环境并提供少许热量,使物料在相对良好的温度下脱水干燥。真空干燥的使用温度一般为50-80℃。比起热风干燥,真空干燥使用的温度相对较低,这样就避免了因为高温而产生对产品的种种影响,造成维生素等易热变性的物质的分解,蛋白质和氨基酸的变性,风味物质的转变等等。比起冷冻干燥,真空干燥不会在食品内产生结晶水,避免了因为水的结晶对产品造成的组织损伤,口感变差的情况。真空干燥的设备廉价,操作简单。主要设备有:原料清洗切分机、真空抽气机、真空干燥箱、包装机等设备。设备的组装也相对简单,比起微波干燥设备,很多方面都有优势。第四章真空干燥设备的选择4.1脱水蔬菜常用真空干燥设备的选择要素在脱水蔬菜常用真空干燥设备的选择上要综合考虑以下几个要素[12]:4.1.2根据物料性质而选择(1)物理与化学特性,如允许温度、热影响、比热容、密度等;(2)物料状态,如大小、形状、粘度、流动性与含水量;(3)干燥特性,如干燥速度、干燥条件(温度/湿度、气体压力)、含水分的性质(附着水、内部水、结合水)与最终水含量等。通常,粘性与膏状物料适合于箱式、耙式真空干燥设备;而流动性、颗粒性物料适合于双锥回转式与盘式真空连续干燥设备。4.1.2根据产量而选择所有真空干燥设备均给出容积与面积指标,而干燥产品的产量与干燥设备的容积与面积成正比。在确定真空干燥设备的同时,还要考察设备的装料系数,一般为60%-75%。4.1.3根据设备性能而选择上述干燥设备有连续式与间歇式之分。连续式适用于:前后工艺均连续;同一品种,且产量大;物料中水分蒸发均匀。间歇式适用于:前后工艺不能连续;品种变换频繁,且产量少。4.2真空干燥设备常用真空干燥设备大致有真空箱式、真空带式、真空耙式、滚筒式、真空转鼓式、真空圆盘刮板式、真空转鼓式、圆筒搅拌式、真空振动流动式等,在此主要介绍较常应用的真空设备。4.2.1箱式真空干燥机箱式真空干燥机被干燥的物料均匀地散放在托盘中,再将托盘置于搁板上。待加热介质进入搁板后,物料靠传热接受热量,升温且其湿分汽化。干燥过程中汽化的湿分蒸发,由于真空室的抽气作用,通过干燥箱抽气阀被排出,当物料中湿分降到一定值时就完成干燥过程。箱式真空干燥机的特点:被干燥物料处于静止状态,形状不易损坏;干燥过程中不会发生绝干物料被抽走而损失的现象,也无粉尘产生;真空下物料溶液的沸点降低,使蒸发器的传热推动力增大,当传热量一定时可相应节省蒸发器的传热面积;蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或发热蒸汽;搁板层数多,加热面积大,热损失少,容易实现规模生产;在干燥前可进行消毒处理。其缺点:装料和出料都是手工操作,较费力,生产效率较低。同时,装出料所引起多次转序,只能靠操作规程的严格控制,才能消除交叉污染的发生。4.2.2盘式真空连续干燥机盘式真空连续干燥机由室体、进料装置、刮板装置、加热管路、加热圆盘、转盘、驱动机构、出料装置、真空管路及机架等组成。盘式真空连续干燥机除真空干燥设备的一般特点外,还具有以下特点:调整容易、适用性强、干燥效果好;操作简便、容易;低能高效、热交换充分;盘式真空连续干燥机同其它真空干燥类设备相比:设备容积相等时,比箱式真空干燥箱生产所需时间减少80%,比双锥真空干燥机生产量要提高6-10倍。盘式真空连续干燥机集自动进料出料、多次反复干燥、翻动搅拌等多功能特点于一体,使干燥生产能趋于连续化、中大型产量化及密闭化,能较好适应制药、食品等工业的生产,其中对含粉粒状、片状的湿物料干燥物料尤为突出。4.2.3真空耙式干燥机真空耙式干燥机系统由主机、捕集系统、冷凝系统、加热系统、抽气系统以及辅助系统等组成。就主机而言,由壳体、耙齿、转轴、封头、动密封、支架等组成。真空耙式干燥机除真空干燥设备的一般特点外,还具有以下特点:适用性强,应用面广;产品质量好,成品粒度细;能耗低[13]。4.2.4真空带式低温固体连续干燥机真空低温固体连续干燥机内设计布置了四层传输带,通过连续固体进料器和布料器,将所要干燥的原料在真空条件下实现连续送料,并均匀的布放在干燥带上,由于物料在干燥过程中不断翻动,所以加快了蒸发的速度和时间,保证了产品在干燥过程中的均匀性,干燥的温度在20-150℃可调,物料从进入干燥机到干燥后出料约20-80min可调。干燥后的产品如需粉碎工艺,可在真空干燥条件下粉碎,避免了粉尘的飞扬,增加了产品的回收率和解决了污染问题[14]。真空带式低温固体连续干燥机的特点:干燥后的产品通过真空连续出料器和真空收料机实现连续出料。运行成本是传统干燥工艺的三分之一,产品收率达到99%以上,大大降低了成本,采用了PLC自动控制系统,可在线自动清洗,符合GMP的要求。第四章结论脱水蔬菜的生产已经进入快速发展的阶段,国内为都为脱水蔬菜的生产技术进行着不断试验、实践,并取得了举世瞩目的成绩,脱水蔬菜也充分得到人们的认可。在脱水蔬菜的加工方法中,以低温连续真空干燥具有其独特的优点和优势。…
展开
收起

全部评论

暂无评论

引用:

评论: