农产品干燥技术装备发展现状

李 菁

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

农产品中的水分含量是决定其贮藏时间的关键因素，农产品中的水分含量高，则会很快变质。农产品干燥目的在于将食品中的水分降低至足以防止腐败变质的水平，获得农产品干制品，并保持低水分进行长期贮藏。传统生产中，大部分农产品仍然借助阳光、风等自然晾晒的方式进行干燥，但此种干燥方式受天气气候等因素影响较大，干燥品质得不到保证。随着粮食收割机械化程度的发展和提高，农产品收获后的高效率机械干燥问题就成为亟待解决的问题。目前干燥机械装备根据干燥技术的不同，主要有空气能热泵低温干燥、热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥等。

1 空气能热泵低温干燥

1.1 空气能热泵低温干燥原理

空气能热泵低温干燥是一个热力循环过程，主要是根据逆卡诺循环原理，系统中制冷剂工作介质在蒸发器、冷凝器等部件中进行气液两相循环，干燥运行过程只需要少量电能，能实现将环境中的热能借助高温空气输送至干燥室内，进行下一步利用。高温干燥介质在干燥室内对需干燥物料进行加热，使物料温度升高，吸收热量后其所含水分蒸发，这样循环实现连续干燥过程[1]。

1.2 空气能热泵低温干燥技术优点及应用

农产品中含有多种营养物质，有的营养物质热敏性较高，高温烘干加工方式对其营养活性破坏程度较大，而且还可能影响其外观状态。而空气能热泵干燥是以一个较低的温度干燥产品，达到农产品干燥所需温度的同时还能起到除湿的作用，最终使农产品的含水率达到干燥标准水平，具有护色保营养的优势。空气能热泵干燥是通过蒸发器吸收来自干燥室的温湿空气，在冷凝器内干燥介质被加热，而整个运行过程需要的能量只有热泵压缩机的功耗[2]，而且热泵干燥是一个闭路系统，可以防止干燥过程中产生的大量粉尘和有毒有害气体随废气排入大气，因此具有显著的节能、环保效果。邹德爽等[3]应用热泵干燥技术干燥食用菌，与传统燃煤热风干燥相比，热泵干燥菌类可以节约2/3左右的电能，干燥效率可以提高20%以上。茶叶的干燥过程很大程度上影响着茶叶的品质，赵升云等[4]研发了一种热泵茶叶烘干机，干燥试验表明热泵干燥武夷茶能节约能源，并且产品品质也有所提升。

2 热风干燥

热风干燥是一种传统干燥技术，主要应用于粮食产品干燥中。热风通过热风系统吹入干燥室内，干燥介质将热量传递给物料，物料表面温度升高，水分汽化为水蒸气，表面与内部形成湿度梯度，与此同时，物料表面吸收热量后，温度高于物料中心温度，物料内部水分向表面迁移，直到物料中的水分含量下降到一定程度，达到干燥标准[5]。热风干燥主要应用于粮食干燥、食品干燥、种子干燥、木材干燥和药材干燥中。热风干燥物料处理量大、操作便捷、成本低廉，但其热效率低、干燥速度慢、干燥品质差等缺点也限制了其应用。应进一步优化技术参数，并与其他干燥技术结合在一起进行优势互补，研制节能减排技术，是热风干燥技术亟需改进的问题。

3 真空冷冻干燥

3.1 真空冷冻干燥原理

真空冷冻干燥技术是先将物料在极低温度下冷冻，接着物料中的固态水在真空状态下直接升华成气态，从而将物料中的水分除去，达到干燥的目的。真空冷冻干燥可以最大程度降低农产品营养成分和色泽香味的损失。真空冷冻干燥设备主要由四个部分组成，包括制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统。

3.2 真空冷冻干燥技术优点及应用

真空冷冻干燥在低温下进行，物料中的一些热敏性活性成分损失很小，特别适用于含热敏性营养物质农产品的干燥，大大提高农产品附加值。另外，由于干燥在真空环境下进行，易氧化的物质得到了保护，能最大限度的保持物料原来的理化性能。冻干后的物料体积几乎不变，并且疏松多孔，呈海绵状，复水后能很快的恢复原样，脱水彻底，密封条件下能长期保存。真空冷冻干燥技术适用范围广，可以对大部分农产品进行加工，成品种类多样，冻干蔬菜、冻干水果、茶叶、菊花、枸杞、坚果等均适用，还可加工成速溶饮品等多种产品。许晴晴等[6]对蓝莓进行干燥试验，采用真空冷冻干燥和热风干燥进行对比试验，发现在保持蓝莓感官品质、活性成分和复水性等方面，真空冷冻干燥与热风干燥相比具有明显优势。

4 微波干燥

4.1 微波干燥

微波干燥是将高频电磁波辐射在湿物料上，物料内的水等极性分子随着微波频率发生高速旋转，物料内部瞬间产生摩擦热，物料表面及内部的温度同时升高，使物料中的水分子蒸发逸出，从而达到干燥的目的[7]。微波干燥使物料内外部同时加热，改变了传统干燥技术的加热方式，与其他干燥方式相比，微波干燥技术具有干燥效率高、高效节能、干燥品质好等优点，而且不论物料体积多不规则，微波加热技术都可以使物料受热均匀，达到干燥物料品质一致性要求。

4.2 微波真空干燥

微波真空干燥融合了微波系统和真空系统，是微波技术和真空技术联合使用的一种新型低温干燥技术，结合了微波干燥和真空干燥的技术优势。因为系统呈真空状态，水沸点不高，所以在较低温度下水分就会很快蒸发，再加上微波辐射作用，可使水分和水蒸气更快向表面迁移、蒸发。避免了单一微波干燥引起的过度加热和局部温度过高的问题。微波真空干燥能够缩短干燥时间、大大提高干燥效率。微波真空干燥在低温下进行，能够最大程度的保留产品中的营养物质，并有效保留农产品原本的色泽、香味，干燥产品品质更好。仇干等[8]研究微波真空干燥对紫马铃薯片干燥特性和品质特性的影响，综合分析评定出微波真空干燥紫马铃薯的最优化参数组合。目前，微波真空干燥机械设备的成本较高，开发与应用还处于初期发展阶段。需进一步进行技术改进，更好的融合微波和真空技术，使其在农产品干燥中有更广泛的应用。

5 结语

干燥是农产品加工中的重要环节，直接影响到后续的加工、储存、运输等过程，影响农产品品质。目前的各类干燥设备还存在生产成本高、干燥时效长、能耗高、自动化水平差等问题，仍需要不断完善。根据不同种类的农产品选择最适合的干燥技术，试验研究出最佳干燥工艺参数和操作控制方法，最终达到降低能耗、提高干燥效率的目的。