新型食品變溫壓差（非油炸）膨化組合干燥技術

新型食品變溫壓差（非油炸）膨化組合干燥技術，是由中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研發(fā)。該技術，又稱負壓膨化干燥、氣流膨化干燥或微膨化干燥等，在食品變溫壓差膨化組合干燥機理、工藝優(yōu)化、設備改造、產(chǎn)品品質(zhì)評價和新產(chǎn)品創(chuàng)制等研發(fā)方面具有原創(chuàng)性，整體研究達到水平。該技術已引起美國、歐盟、日本、韓國、新加坡和臺灣等很多國家和地區(qū)的重視，其產(chǎn)品被國際食品界譽為“二十一世紀食品”，是繼傳統(tǒng)熱風干燥產(chǎn)品、真空冷凍干燥產(chǎn)品、真空低溫油炸脆片之后的新一代干燥產(chǎn)品。該技術已獲得shouquan國家發(fā)明專利8項。真空油炸工藝生產(chǎn)的果蔬脆片因其存在潛在食品安全隱患和貯存期短、口感差、喪失果蔬生鮮風味而會逐步被其它先進生產(chǎn)工藝技術取代。

該項目通過采用冷卻真空泵水溫的方式、有效改進真空罐與膨化罐的比例關系體積比為15～18：1，應用JZJ2S-2A型的雙極組合真空泵，提高真空度，使胡蘿卜、茶葉等高纖維含量的果蔬原料實現(xiàn)膨化成為可能。采用自然降溫與壓力脈沖相結(jié)合的方式，改進膨化工藝，達到了設備改造的目標，使果蔬膨化設備的單罐生產(chǎn)周期由4個小時縮短到2.5小時，從而使原年產(chǎn)100噸膨化設備產(chǎn)能達130噸。在膨化設備安裝了質(zhì)量和溫度傳感器，對膨化干燥過程物料的水分含量和產(chǎn)品溫度進行在線控制，完善了變溫壓差膨化干燥技術，填補國內(nèi)外的空白，為變溫壓差膨化干燥技術傳質(zhì)傳熱技術理論提供了技術支撐。第二代膨化十燥設備內(nèi)部采用了鍍鎳的設計，并且安裝了一個減震器來減少膨化槍的后坐力，使用一個耐熱橡膠圈代替了鉛制品進行膨化槍的密封。

2．2果蔬變溫壓差膨化干燥工藝研究

    初的變溫壓差膨化干燥工藝ji優(yōu)條件主要通過比較熱風干燥和膨化干燥曲線以及產(chǎn)品質(zhì)量而確定。早期的研究表明水果和蔬菜在原始的狀態(tài)下并小能被直接膨化，因為在膨化的過程中會發(fā)生爆裂，不同的原料都對應一個特定的膨化壓力和原始含水率，進而才能膨化并形成多孔的結(jié)構(gòu)。美國NONG業(yè)部東部研究中心(the united States Depanment of Agriculture，Eastern Regional Research Center)對果蔬的膨化干燥工藝=研究較多，其對蘋果進行了較QUAN面的研究，包括原材料的測驗、滲透脫水、預干燥的研究、連續(xù)化生產(chǎn)的JI佳工藝、能量估算、品種影響等，如J．F．Sullivan，J．C．Craig1980)和D．Torrcggiani(1995)等都對蘋果的連續(xù)式膨化干燥進行了詳細研究。J．F．Sullivan在研究中設計壓力、溫水率幾個因素，分析容積密度、復水率、顏色、羥、糖損失等方面，確定了ji佳生產(chǎn)工藝為：蘋果在82℃條件下熱風干燥到含水率為15％，膨化壓力為117kPa，膨化溫度為121℃，應用CEPS進行蘋果的加工的產(chǎn)為190kg/h；J．F．sullivan(1983)鈴薯和胡蘿卜進行膨化干燥試驗，確定了馬鈴薯的ji佳生產(chǎn)工藝：在93℃條件下熱風干燥到含水率為25％，膨化壓力為414kPa，膨化溫度為176℃，應用CEPS馬鈴薯的膨化加工的產(chǎn)量為454kg／h；確定了胡蘿卜的佳生產(chǎn)工藝：在95℃條件下熱風十燥到含水率為25％，膨化壓力為275kpa，膨化溫度為149℃[15-17]。A.Nath等(2007)也對馬鈴薯高溫短時膨化工藝進行了研究，確定了膨化溫度，膨化時間，原料的初含水率和淀粉含量為對膨化影響顯著的因素，并對膨化工藝進行了優(yōu)化研究[18]，優(yōu)化條件為：預處理含水率為36．74%，溫度為235．46℃，膨化時間為51s。國外一些學者對馬鈴薯膨化前處理也進行了較細致的研究，重點研究了燙漂與干燥條件對馬鈴薯膨化率、外部干燥層的影響，并通過電鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)的變化，對于在加工過程中對溫度和壓力要求較高的物料，如馬鈴薯等，原料的前處理尤為的重要，適當?shù)那疤幚砜梢苑乐乖显诩庸み^程中顏色的改變并增加產(chǎn)品的膨化效果。A．I．V．a(chǎn)malis等(2001)研究了預處理包括熱燙、硫漂、熱風T燥時間等對馬鈴薯膨化效果的影響，研究表明硫處理對馬鈴薯的膨化效果沒有顯著的影響，但是可以有效地防止加工過程中顏色的改變；假設投資建造一個小型蘋果膨化果蔬生產(chǎn)廠，約需150萬元，其中設備投資100萬元，主要用于廠房租賃、預處理設備、膨化設備、包裝設備和運輸銷售設備的投入。經(jīng)過熱燙后再進行熱風干燥，會增加馬鈴薯的膨化效果，但是隨著熱風十燥時間的增加，膨化效果逐漸下降[6,19]。M．F．Kozenlpel(1989)等對蘿卜、馬鈴薯、蘋果、藍莓、蘑菇、芹菜、洋蔥、甜菜、洋芋、梨、菠蘿、甘藍等果蔬原料的變溫壓差膨化工藝進行了廣泛地研究，確定了蒸汽壓力，膨化溫度，于燥時間、切片尺寸、含水率、品種等對膨化產(chǎn)品的影響[12]。以蘋果為例，影響其膨化的關鍵因素是膨化前原料的含水率、膨化溫度、膨化壓力、停滯時間、抽真空溫度和抽真空時問。國外學者在探討變溫壓差膨化過程中發(fā)現(xiàn)，并不是所有的原料都可以進行膨化試驗，比如豆類，因堅硬的外殼而無法進行膨化，花生和椰子也無法成功地進行膨化，谷物類食物，比如小麥、黑麥、大米的壓力需要大于700kPa，肉類等蛋白質(zhì)類食品也不易被膨化[12,20,21]。

膨化是利用相變和氣體的熱壓效應原理使被加工物料內(nèi)部的水份，瞬間升溫汽化，減壓膨化，并依靠氣體的膨化力帶動組織中高分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變性，從而形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特性定型多孔狀物質(zhì)的過程。干燥是膨化的物料在真空（膨化）狀態(tài)。

除蒸發(fā)膨化掉水份，不破壞食品本身營養(yǎng)物質(zhì)。保留食品原生態(tài)口味。變溫壓差膨化聯(lián)合干燥，以新鮮食品為原料，經(jīng)過清洗、去皮、去核、切分或著不切分，預處理和預干燥等前處理工序后，采用變溫壓差膨化干燥設備進行干燥，變溫壓差膨化干燥設備主要由膨化罐和一個體積比膨化罐大5-10倍真空罐組成，原料經(jīng)過預干燥至水分含量為15%-35%（不同果蔬原料，要求力從常壓上升到0.1-0.4mpa。物料升溫至一定程度，產(chǎn)品處于高溫高壓狀態(tài)。本研究采用果蔬變溫壓差膨化干燥設備,采用新鮮的甘薯做為實驗原料,研究不同預處理條件對膨化甘薯脆片的品質(zhì)影響。隨后迅速打開連接膨化罐和真空罐（真空罐預先只抽真空）的泄壓閥，由于膨脹罐內(nèi)瞬間降ya（使水含量為3%-5%安全含水量）