氣流微波膨化設備的研究

2009-11-25 劉超 陜西科技大學機電工程學院

  膨化食品的加工設備包括擠壓膨化、油炸膨化、真空油炸膨化、低溫高壓氣流膨化、微波膨化、真空微波膨化、真空冷凍膨化等設備。不同點加工設備和方法可以產生不同的口感、營養價值的產品。其設備成本、能耗及生產周期也各有不同。

  傳統的油炸膨化設備較為常見,因其結構簡單、價格低廉得到廣泛應用。就油炸食品本身來說,它的營養不全面,具有高糖、高脂肪、高熱量的特點,長期食用會破壞人體營養的均衡。經油炸的果蔬脆片由于生產用油溫度較高,致使其營養物質遭到破壞和損失。并且生產用油重復使用容易導致油的氧化與酸敗,甚至產生致癌物質。

  近些年興起的真空油炸技術由于操作時真空度較高,對傳熱介質油的溫度要求相對較低,油炸時間相對較短,可以更好的保留果蔬的顏色與營養。但總體來說,膨化后食品仍然是高熱量食品,不宜長期使用。

  非油炸膨化食品能夠更好的保留食品營養與風味,排除油炸膨化的不利影響,降低了脂肪含量也有利于人體的吸收,在膨化食品中占有越來越大的比重。本文著重對非油炸膨化設備進行研究。

1、典型非油炸膨化設備工作原理及優缺點

  目前正在使用和研發的非油炸膨化設備有很多,最典型的有:真空冷凍膨化、低溫高壓氣流膨化、微波膨化、真空微波膨化等裝置。

1.1、真空冷凍膨化設備

  真空冷凍膨化是將物料在較低溫度下凍結呈固態,在真空下使其內部水分不經液態直接升華成氣態,最終使物料脫水膨化的技術。此技術最大限度的保留了食品營養成分和原味,可獲得較高質量的產品,能夠克服普通干燥方法使產品收縮、變形、營養成分損失的缺點。其缺陷在于:

  ①設備造價昂貴,一臺生產用真空冷凍設備的售價往往要幾十萬甚至上百萬元,卻很難實現連續生產。

  ②生產周期長,由于真空條件下傳熱速率很低,一次干燥時間通常在5個小時以上,因此伴隨著高能耗。

  ③膨化后食品口感綿軟無脆性,不符合大多數人食用習慣,不宜推廣。

  ④基礎理論落后,阻礙應用水平的提高,比如設備內部真空度不穩定、干燥箱內各點干燥快慢不一等。

  此項技術對處理熱敏感性物質有很好的質量,但因其缺陷使得在食品加工行業發展較為緩慢。

1.2、低溫高壓氣流膨化設備

  低溫高壓氣流膨化設備是目前較為廣泛應用的非油炸膨化設備,工作原理是將膨化罐中物料在高壓下加熱到一定的膨化溫度,瞬時連接真空度很高的真空罐釋放壓力,物料中的水分發生“閃蒸”現象,進而實現膨化。其設備適用性廣、相對價格低、產生廢棄物少、符合環保要求、操作簡單易于控制。加工方法也較好的保留了食品的風味與營養物質,并且膨化率較高,膨化效果明顯,食品酥脆可口,口感好。但氣流膨化技術也存在著一些缺陷,主要表現在:

  ①加工周期長,高真空度情況下傳熱速率低,保溫定型時間很長,能耗隨之增加,生產成本高。

  ②長時間加熱情況下,部分果蔬(如蘋果)容易發生褐變反應,影響其外觀。

  ③膨化罐內溫度分布不均勻,物料膨化效果不理想,通常棱角部分膨化度小。

1.3、微波膨化設備

  微波膨化原理是利用水的介電常數大,能夠大量吸收微波能的特性,使得物料整體溫度迅速升高,隨著物料內部蒸汽的產生于積累,水分迅速升溫汽化、增壓,產生徑向推動力,推動內部蒸汽直接排出,產生“泵送”效應,使細胞膨脹達到膨化的目的。目前在實際中已研制出真空微波膨化裝置,此裝置利用真空條件下干燥溫度降低的原理,實現了物料的快速低溫膨化。與氣流膨化設備相比,真空膨化設備的加工方式可以更好的抑制食品的褐變,保護產品的顏色,減少產品所能承受的最大應力和最大應變,增加產品的彈性,降低粘性,由于加熱時間短、能量利用率高,因此減少了能耗,節約成本。不可避免真空微波干燥存在著不足:微波場分布復雜設備制造難度增大,物料受熱不均勻,容易發生焦糊現象,操作精度要求高,對設備的制造提出了更高要求。

2、氣流微波膨化設備的研究

  由膨化技術發展來看,高耗能和膨化過程中產品劣化現象是果蔬膨化兩個最主要問題。因此,采用低耗能、高效率的膨化裝置,同時要獲得高品質產品,是當前果蔬膨化食品發展的趨勢,為了滿足工藝要求,膨化設備的發展就顯得尤為重要。獨立使用氣流膨化設備和微波膨化設備在工業上很少取得成功。如果在氣流膨化設備中結合微波裝置即氣流微波膨化設備,則會加快干燥過程,局部過熱現象會得到緩解,部分食品的褐變反應也會減輕,對產品質量有很大的提高,此技術在未來膨化食品領域將有較大發展前途。