氣流微波膨化設(shè)備的研究

2009-11-25 劉超 陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院

  膨化食品的加工設(shè)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(shè)備。不同點(diǎn)加工設(shè)備和方法可以產(chǎn)生不同的口感、營養(yǎng)價(jià)值的產(chǎn)品。其設(shè)備成本、能耗及生產(chǎn)周期也各有不同。

  傳統(tǒng)的油炸膨化設(shè)備較為常見,因其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉得到廣泛應(yīng)用。就油炸食品本身來說,它的營養(yǎng)不全面,具有高糖、高脂肪、高熱量的特點(diǎn),長期食用會破壞人體營養(yǎng)的均衡。經(jīng)油炸的果蔬脆片由于生產(chǎn)用油溫度較高,致使其營養(yǎng)物質(zhì)遭到破壞和損失。并且生產(chǎn)用油重復(fù)使用容易導(dǎo)致油的氧化與酸敗,甚至產(chǎn)生致癌物質(zhì)。

  近些年興起的真空油炸技術(shù)由于操作時(shí)真空度較高,對傳熱介質(zhì)油的溫度要求相對較低,油炸時(shí)間相對較短,可以更好的保留果蔬的顏色與營養(yǎng)。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(yǎng)與風(fēng)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(shè)備進(jìn)行研究。

1、典型非油炸膨化設(shè)備工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

  目前正在使用和研發(fā)的非油炸膨化設(shè)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(shè)備

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

 、僭O(shè)備造價(jià)昂貴,一臺生產(chǎn)用真空冷凍設(shè)備的售價(jià)往往要幾十萬甚至上百萬元,卻很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

  ②生產(chǎn)周期長,由于真空條件下傳熱速率很低,一次干燥時(shí)間通常在5個(gè)小時(shí)以上,因此伴隨著高能耗。

 、叟蚧笫称房诟芯d軟無脆性,不符合大多數(shù)人食用習(xí)慣,不宜推廣。

 、芑A(chǔ)理論落后,阻礙應(yīng)用水平的提高,比如設(shè)備內(nèi)部真空度不穩(wěn)定、干燥箱內(nèi)各點(diǎn)干燥快慢不一等。

  此項(xiàng)技術(shù)對處理熱敏感性物質(zhì)有很好的質(zhì)量,但因其缺陷使得在食品加工行業(yè)發(fā)展較為緩慢。

1.2、低溫高壓氣流膨化設(shè)備

  低溫高壓氣流膨化設(shè)備是目前較為廣泛應(yīng)用的非油炸膨化設(shè)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(shí)連接真空度很高的真空罐釋放壓力,物料中的水分發(fā)生“閃蒸”現(xiàn)象,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)膨化。其設(shè)備適用性廣、相對價(jià)格低、產(chǎn)生廢棄物少、符合環(huán)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(fēng)味與營養(yǎng)物質(zhì),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(shù)也存在著一些缺陷,主要表現(xiàn)在:

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

 、陂L時(shí)間加熱情況下,部分果蔬(如蘋果)容易發(fā)生褐變反應(yīng),影響其外觀。

 、叟蚧迌(nèi)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(shè)備

  微波膨化原理是利用水的介電常數(shù)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(nèi)部蒸汽的產(chǎn)生于積累,水分迅速升溫汽化、增壓,產(chǎn)生徑向推動力,推動內(nèi)部蒸汽直接排出,產(chǎn)生“泵送”效應(yīng),使細(xì)胞膨脹達(dá)到膨化的目的。目前在實(shí)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(shí)現(xiàn)了物料的快速低溫膨化。與氣流膨化設(shè)備相比,真空膨化設(shè)備的加工方式可以更好的抑制食品的褐變,保護(hù)產(chǎn)品的顏色,減少產(chǎn)品所能承受的最大應(yīng)力和最大應(yīng)變,增加產(chǎn)品的彈性,降低粘性,由于加熱時(shí)間短、能量利用率高,因此減少了能耗,節(jié)約成本。不可避免真空微波干燥存在著不足:微波場分布復(fù)雜設(shè)備制造難度增大,物料受熱不均勻,容易發(fā)生焦糊現(xiàn)象,操作精度要求高,對設(shè)備的制造提出了更高要求。

2、氣流微波膨化設(shè)備的研究

  由膨化技術(shù)發(fā)展來看,高耗能和膨化過程中產(chǎn)品劣化現(xiàn)象是果蔬膨化兩個(gè)最主要問題。因此,采用低耗能、高效率的膨化裝置,同時(shí)要獲得高品質(zhì)產(chǎn)品,是當(dāng)前果蔬膨化食品發(fā)展的趨勢,為了滿足工藝要求,膨化設(shè)備的發(fā)展就顯得尤為重要。獨(dú)立使用氣流膨化設(shè)備和微波膨化設(shè)備在工業(yè)上很少取得成功。如果在氣流膨化設(shè)備中結(jié)合微波裝置即氣流微波膨化設(shè)備,則會加快干燥過程,局部過熱現(xiàn)象會得到緩解,部分食品的褐變反應(yīng)也會減輕,對產(chǎn)品質(zhì)量有很大的提高,此技術(shù)在未來膨化食品領(lǐng)域?qū)⒂休^大發(fā)展前途。