果蔬干燥技术研究进展

　　摘 要：干燥是果蔬深加工中最常用的技术之一，可以提高果蔬制品的贮藏稳定性，减少损耗，增加果蔬附加值。我国 果蔬干燥历史悠久，干燥技术种类繁多，从自然干燥到传统干燥到新型干燥再到联合干燥，不断发展。每种果蔬干燥技 术都有其原理、设备、条件、特点及适用对象，人们可以根据加工需求选择最佳的干燥技术，以最短的时间、最低的成本 生产高质量的产品。本文介绍了我国现有的果蔬干燥技术，比较了不同干燥技术的工作原理、优缺点以及适用对象等， 并对果蔬干燥技术未来的发展方向进行了分析，以期为果蔬干燥技术的研究与应用提供参考。

　　关键词：果蔬干燥;自然干燥;传统干燥;新型干燥;联合干燥

　　我国是世界上第一大果蔬生产国，据国家统计局资 料显示，2018 年我国果蔬总产量为 96 035 万 t，其中水 果 25 688 万 t，蔬菜 70 347 万 t。果蔬是我们日常必不可 少的食物，含有丰富的维生素、矿物质、有机酸及膳食纤 维等，营养价值极高，对人体健康有重要意义。但果蔬本 身含有大量水分，易损伤，不耐贮藏，再加上我国果蔬产 地多交通不便，加工水平低，产业链、供应链、价值链不健 全，导致我国每年果蔬损耗率高达 30%，损失超千亿元， 严重影响了我国果蔬产业的发展[1]。

　　因此亟需探索先进 的果蔬精深加工技术来提高果蔬的贮藏稳定性，减少浪 费，提高果蔬的附加值，增加果农收入。其中，果蔬干燥是 果蔬深加工中最常用的技术之一。 果蔬干燥是指在自然条件或人工控制条件下，脱去 果蔬中的水分，使其降到足以防止腐败变质的水平并始 终保持低水分的一种保藏方法[2]。果蔬干燥不仅可以延 长果蔬的贮藏期，还能使果蔬质量减轻、体积缩小，节省 包装、储藏和运输费用，便于携带，供应方便。目前，我国 的果蔬干燥分为自然干燥和人工干燥两种。自然干燥是 指利用自然条件使果蔬脱水干燥，常用晒干和阴干两种 方式。

　　人工干燥大体分为传统干燥法、新型干燥技术和 联合干燥技术三种。烘灶干燥、烘房干燥、隧道式干燥、输 送带式干燥、滚筒干燥、热风干燥、真空干燥以及喷雾干 燥等都属于传统干燥法。目前正在使用和研发的新型干 燥技术有冷冻干燥、膨化干燥、真空油炸脱水、远红外线 干燥、微波干燥、渗透干燥、热泵干燥等。每种果蔬干燥技 术都有各自的优缺点，随着技术发展、科技创新，人们又 研发出了渗透-热风、热风-微波、热风-压力膨化、热风-冷 冻、冷冻-真空、冷冻-微波-热风等一系列新型果蔬联合干 燥技术。本文就我国现有的果蔬干燥技术从工作原理、优缺 点、适用对象等方面进行了介绍，并分析果蔬干燥技术未来 的研究方向，以期在今后的果蔬干燥中，能够根据不同食物 原材料特性及加工需求，选择最佳的果蔬干燥技术。

　　1 自然干燥

　　自然干燥是指在自然环境下利用太阳能、风能等自 然条件对果蔬进行脱水干燥的最简单易行的贮藏加工方 法。自然干燥通常分为晒干和阴干两种方式。将原料直接 接受日光暴晒，使表面和内部干燥的称为晒干。将原料 放在通风良好且能避雨的室内，利用风能脱水干燥的称为阴干。我国西北地区的新疆吐鲁番葡萄就是采用阴干 的方式脱水干燥的。

　　自然干燥方法简便、设备简单、费用低，且干燥过程管 理粗放，可以直接在产地和山区进行，还能促进未成熟的果 蔬进一步成熟，这种干燥方法长时间在自然状态下受到自 然条件的作用，发生了物理、化学性质的改变，形成了独特 的风味，是目前世界上许多地方仍在使用的方法。但自然干 燥的过程缓慢，时间长，不能人为控制，产品容易变色，易受 污染，对维生素类营养物质破坏较大，质量较差，而且受气 候、地区条件影响大，温度、湿度、风速是果蔬自然干燥质量 的主要因素，若遇阴雨天，制品脱水减慢，干燥时间延长，且 微生物易于繁殖，制品品质下降，甚至霉烂腐败。

　　2 人工干燥

　　人工干燥是在人工控制的条件下对果蔬进行干燥的 一种方法。相对于自然干燥，人工干燥需要利用一定的干 燥设备，优点是不受气候限制，缩短了干燥时间，降低了劳 动强度，提高了生产效率，且干制后的产品清洁、卫生、质 量好。人工干燥的方法很多，根据供热方式不同可分为直 接加热式干燥、间接加热式干燥、红外或高频干燥。在每 种类型中，干燥机都能在常压或真空的条件下操作。事实 上在某些理想的情况下，可以利用组合传热方式进行干 燥，例如对流和传导，对流和辐射等。按照使用频率、开始 使用时间等分为传统干燥法、新型干燥法和联合干燥法。

　　2.1 传统干燥法

　　2.1.1 烘灶干燥

　　烘灶是最简单的人工干燥设备，结构简单，形式多 样。主要构造是直接在地面砌灶或地下掘坑，在灶的上 方设架铺席，放置果蔬原料，下方生火干燥。这种土法干 燥，生产成本低，但生产能力也低，干燥速度慢，工人劳动 强度大。目前果蔬很少采用这种干燥方式，只在一些水 分少的果蔬(如姜、花生、豆类)的干燥中偶有使用，在枸 杞和茶叶干燥中应用较广。

　　2.1.2 烘房干燥

　　烘房是一种较传统的、目前仍然广泛使用的干制设 备[3]，适宜大量生产，且干燥速度快、质量好、设备简单、造 价低。缺点是能耗大、生产成本高。烘房是采用烟道气加 热的热空气对流式干燥设备，主要由烘房本体、加热设 备、通风排湿设备和转载设备四部分组成。在实际生产中普遍应用的是两炉一囱回火升温式烘房。红枣、柿饼等 可溶性物质含量高或不切分的整个果蔬应采用“低-高- 低”的烘房干燥升温方式;辣椒、苹果等可溶性物质含量较 低或切成薄片、细丝的果蔬应采用“高-低”的烘房干燥升 温方式;而大多数果蔬适用于 55~60 益恒温烘房方式。

　　2.1.3 隧道式干燥

　　隧道式干燥的干燥室呈狭长的隧道形式[4]，地面铺 铁轨，通常长 10~15 m、宽 1.8 m、高 1.8~2 m，可容纳 5~ 15 辆装果蔬原料的载车。被干燥的果蔬沿铁轨经隧道进 行干燥，热空气流经各层料盘表面使果蔬原料水分被蒸发， 载车在隧道的停留时间正好为干燥所需时间，果蔬原料完 成干燥后，从隧道另一端被推出，然后下一车果蔬原料又沿 轨道被推入，实现了隧道式干燥的连续性操作，提高了操作 效率，扩大了生产能力。隧道式干燥根据干燥机的不同设 计，可分为单隧道式、双隧道式及多层隧道式设备;根据被 干燥产品和干燥介质的运动方向又可以分为逆流隧道式干 燥、顺流隧道式干燥和混合隧道式干燥三种形式。

　　(1)逆流隧道式干燥

　　逆流隧道式干燥的湿物料运动方向与干热空气气流 方向相反，故它的湿端为冷端，温度 40~50 益，干端为热 端，温度 65~85 益。果蔬原料由隧道低温高湿的一端进 入，水分蒸发缓慢，果蔬原料内的湿度梯度比较小。蒸发 过程中，物料表面不易出现硬化或收缩现象，而中心又能 保持湿润状态，果蔬原料能全面均匀地收缩，不易发生干 裂。果蔬原料在干端已接近干燥，遇高温低湿空气，水分 蒸发缓慢，平衡水分相应降低，最终干燥完成，水分可低 于 5%。

　　然而该阶段是降速干燥期，物料温度容易上升到 与高温热空气相近的温度，若干物料停留时间过长，容易 焦化，所以，干端温度一般不宜超过 70 益。逆流隧道式干 燥一般要求果蔬原料要少，避免湿物料表面聚集起冷凝 水和物料增湿，甚至腐败，又可以提高设备内湿端的干燥 速率。逆流隧道式干燥适用于李、梅、桃、杏、葡萄等含糖 量高、汁液黏厚的果实，一般用来干燥水果。

　　(2)顺流隧道式干燥

　　顺流隧道式干燥的湿物料运动方向与干热空气气流 方向一致，它的湿端为热端，温度 80~85 益，干端为冷端， 温度 55~60 益。果蔬原料遇到高温低湿空气，水分蒸发迅 速，湿球温度下降较大，可进一步加速水分蒸干而又不致 焦化，此时果蔬原料水分汽化过速，内部湿度梯度增大，物料表面极易出现硬化现象，甚至干裂并形成多孔结构。 顺流隧道式干燥干端是低温高湿空气，水分蒸发极慢，平衡 水分相应增加，最终干燥完成后的果蔬水分难以降到 10% 以下，应注意产品水分含量是否达标。顺流隧道式干燥不适 宜干燥吸湿性较强的果蔬，适宜干燥含水量较高的蔬菜。

　　(3)混合隧道式干燥

　　混合隧道式干燥采用分段干燥的方式，湿端为顺流 式干燥，占 1/3，果蔬原料在高温低湿的条件下先蒸发，干 端为逆流式干燥，占 2/3，使果蔬原料彻底干燥。果蔬原料 首先从高温低湿的顺流段进入，水分蒸发率高，可以除去 50%~60%的水分，随着物料向前推进，温度逐渐下降，湿 度逐渐增加，水分蒸发也减慢，这有利于水分的内扩散， 不容易使物料表面出现收缩和硬化现象。

　　然后物料进入 逆流阶段，空气流速和温度都降低，果蔬水分蒸发量少， 但干燥能力强，可以使物料达到较低的水分含量，彻底干 燥。混合隧道式干燥有两个热空气入口，分别设置在隧道 的两端，温度分段调节。在隧道中间设置有废气处理和热 气回流利用装置。这种干燥方式既充分综合了顺流、逆流 两种不同干燥方式的优点，又克服了它们各自的缺点，可 以使干燥比较均匀，品质好，而且能连续作业、温湿度易 操控，生产能力高，被广泛应用于蔬菜干燥中，例如胡萝 卜、洋葱、大蒜、马铃薯等。

　　2.1.4 输送带式干燥

　　输送带式干燥与隧道式干燥除物料输送方式以外[4]， 其他结构大体相似。输送带式干燥使用常见的帆布带、橡 胶带和金属网等作为输送带输送带由两条及以上输送带 串联或并联组成，一般将多条输送带上下平行放置。将果 蔬原料铺在传送带上，借助机械力向前转动，随着带子的 移动，物料依次从最上层逐渐向下移动，物料受到顺流、 逆流两种不同干燥方式干燥完成后，从最下层一端出来。

　　输送带式干燥由若干个单元段组成，每个单元段单 独设有循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入 系统和尾气排出系统，在每一阶段内可单独采用不同的 干燥方式，分别控制各区段的空气温度、湿度、流速及流 向，一般后一区段的空气温度比前一区段低 5~8 益，空气 流向多采用上下交替，第一区段自下而上，第二区段自上 而下，而最后阶段设置为自上而下，这样可以保证干燥的 可靠性和操作条件的优化，从而改善物料干燥的均匀性， 提高产品质量。这种干燥方法操作连续化和自动化，适宜大批量生产，将取代隧道式干燥。目前多用于干燥苹果、 胡萝卜、洋葱、马铃薯和干薯片等。

　　2.1.5 滚筒干燥 滚筒干燥是一种将稠厚的浆料涂抹或喷洒到滚筒表 面上，通过接触进行内加热传导的一种连续转动型干燥 技术[5]，该技术可以在常压和真空两种状态下进行干燥。 这种干燥机械主要由 1~2 只金属滚筒组成，热源常用水 蒸气。将物料涂抹或喷洒在缓慢转动和不断加热的滚筒 表面上形成薄膜，当滚筒转动 3/4 或 7/8 周，用时几秒到 几分钟便可完成干燥，用刮刀刮下，经螺旋泵输送至成品 贮存槽，最后进行粉碎或直接包装。 滚筒干燥耗能低、成本低，热效率高，比喷雾干燥的 蒸发强度大，干燥速率快，产品的干燥质量稳定。但常压滚 筒干燥可能使食品产生焦糊味和颜色劣变现象，而真空滚 筒干燥成本又过高。

　　滚筒干燥可用于液态、浆状或泥浆状食 品物料的干燥，但不适于热塑性食品物料(如果汁类)的干 燥。国外主要将滚筒干燥应用于苹果沙司、番茄酱、马铃薯 泥、南瓜酱、香蕉、甘薯泥和糊化淀粉等的干燥;我国主要将 滚筒干燥应用于化工、饲料等行业，很少应用于食品行业。 近几年，我国也开始将滚筒干燥技术应用于果蔬粉的干燥， 如在桂圆粉、红枣粉、黑蒜粉上已得到应用。

　　2.1.6 热风干燥

　　热风干燥以热空气为干燥介质，利用热源(煤、石油、 天然气等)提供热量，将物料放入烘箱或干燥烘房，吹入 热风，加快空气流动，使物料水分蒸发速度加快，物料吸收 热量后，产生两个扩散，即水分由物料表面到干燥介质中的 外扩散，以及物料内部水分到物料表面的内扩散，两个扩散 持续进行，直到物料中水分下降到一定程度从而达到干燥 的目的[5]。干燥过程中，传质传热同时发生，方向相反。

　　热风干燥是在高温(55 益以上)和有氧条件下进行 的，干燥过程中发生许多化学变化，如酚类物质会在氧化 酶的催化下发生氧化，维生素类在高温下易被破坏，氨基 酸和糖高温下发生美拉德反应等。热风干燥的温度和时 间是影响物料中营养成分变化的主要因素。热风干制工 艺中的关键是对果蔬的烫漂、硫处理、包装三环节[6]。 热风干燥具有设备简单，成本低廉，操作简便，处理 量大，不受气候条件影响等优点[7]，能够大规模生产。

　　热风干燥的不足之处在于处理时间较长，对物料的组织结 构破坏较大，物料的外观(如色泽)和营养成分会因过高的干燥温度或较长的干燥时间而劣变或降解，产品品质降 低，且热效率低，自动化水平较差。热风干燥是目前果蔬干 燥中最常用的方法，适用于各类果蔬的干制，应用范围广。

　　2.1.7 真空干燥

　　真空干燥是一种将果蔬原料置于真空负压条件下[8]， 适当加热使其在较低温度下实现水分蒸发的干燥方式。 将果蔬原料放置在密闭干燥室内，用真空系统抽至真空 的同时不断加热，物料内部水分子在压力差或浓度差的 作用下扩散到表面，克服分子间相互吸引力后，逃逸到低 压空间，从而被真空泵抽走。真空干燥设备较多，常压干 燥设备与真空系统连接后，都能作为真空干燥设备。

　　常用的有间歇式真空干燥和连续式真空干燥设备。 负压状态隔绝空气可以使在干燥过程中易发生氧化 等反应的物料较好地保持原有特性，产品品质高;干燥时 间短，无过热现象，能够减少高温对果蔬原料营养成分的 破坏;真空干燥产品呈多孔海绵状，可消除常压下的表面 硬化现象，溶解性、复水性、色泽和口感好;挥发性液体可 回收利用，干燥速度快;热能利用经济;还可对物料起杀 菌作用;各种物料的干燥均可适用。但该干燥方法耗能 大，生产力低，干燥成本较高，适合干燥各种状态下的水 果制品以及麦乳精类产品等。

　　2.1.8 喷雾干燥

　　喷雾干燥是将液态或浆质态的食品喷成雾状液滴， 悬浮在热空气气流中进行脱水干燥的技术[9]。通过机械作 用，将需要干燥的溶液、乳浊液、微粒的悬浊液或含有水分的浆糊状物料经过滤器由泵输送至干燥塔顶部，经雾 化系统喷雾成细小的液滴，使物料表面积增大，同时导入 热空气或氮气，在干燥室内的雾化微粒遇到高温热风后 水分迅速蒸发，在极短时间内水分含量被干燥到小于 10%，完成干燥。

　　完全干燥的产品从干燥塔底排出落入收 集装置内，部分干燥的粉末随热空气进入分离室后被回 收，热废气从排风口排出。热空气进口处温度达 200 益， 加热系统空气温度 280 益，食品体系一般在 200 益左右， 干燥室内温度一般保持在 120 益以下，液滴与空气接触 瞬间温度一般不会超过湿球温度 82 益。

　　雾化系统是喷雾干燥的关键部分，常用的雾化系统 有离心式、压力式和气流式三种，食品工业常用离心式和 压力式。根据空气与液滴运动方向又可分为顺流和逆流 雾化干燥设备。喷雾干燥操作简单[10]，连续化作业，生产能力大;改 变操作条件可最大化保留食品风味;干燥与造粒同步，可 直接干燥成粉末产品;干燥速度快，仅需 3~10 s;产品质 量高，水分含量低，具有良好的分散性、流动性和溶解性; 但喷雾干燥设备比较复杂，投资费用高;热效率低，动力 消耗大;粉末易造成废弃夹带和粘壁现象，物料损耗大， 设备难清洗。

　　喷雾干燥只适用于能喷成雾状的食品，例 如牛奶、淀粉、番茄酱、马铃薯泥等，不适合黏度太大的食 品。其中喷雾干燥是果蔬粉最常用的加工方法，能最大 化保留果蔬原有的色泽、风味和纤维，产品具有良好的膨 润性。但果蔬在干燥过程中需添加助干剂和防潮剂或者 采用喷雾干燥与沸腾床相结合的设备。目前国内喷雾干 燥产品主要有枣粉、胡萝卜粉、南瓜粉、草莓粉、猕猴桃 粉、芒果粉、龙眼粉等。

　　2.2 新型干燥技术

　　2.2.1 冷冻干燥

　　冷冻干燥是利用冰晶升华的原理[11]，将湿物料或溶 液在较低的温度(-50~-10 益)下冻结成固态，然后在真 空(1.3~13 Pa)下使其中的水分不经过冰的融化直接从 固态升华成气态，再通过解吸过程去除部分结合水，以使 物料脱水而长期保存的一种干燥方法。冷冻干燥的过程 依次为速冻、抽真空、加热干燥(升华)、恢复常压。 冷冻干燥是一种高能耗的食品保存方法，干燥过程、 干燥速率与冻结过程和冻结方法密切相关，食品冻结常 用的方法有自冻法和预冻法两种。自冻法容易使食物的 形状变形或发泡、沸腾等，适合于有一定体形的食品。蔬 菜也多采用自冻法。预冻法适宜液态食品，水果多采用 预冻法。

　　冷冻干燥设备主要是间歇式和连续式两大类。间 歇式冷冻干燥适用于季节性强的小批量、多品种食品的 干燥;连续式冻干设备适用于单品种大批量干燥。干燥 时将经预处理的原料放于料盘中采用自冻法(蔬菜)或预 冻法(水果)冻结到-30 益以下[12];达到预定值时，开启真 空泵，同时关闭真空室制冷开关;达到一定低温和规定的 真空度时，即可进行加热，于是果蔬水分开始升华，水蒸 气被捕集器收集凝结成霜后除去。干燥结束后，应给干 燥室充入氮气，使之恢复常压后取出制品，于避光处包 装，同时抽空或充氮保藏。2.3 联合干燥技术 随着经济发展、科技创新，人们对果蔬干燥技术和产 品的要求越来越高，单一干燥技术及生产出来的产品缺 陷不断暴露，已无法满足消费者多样化的需求。

　　于是，人 们试着根据每种果蔬原料的加工特性、加工需求及每种果蔬干燥技术的优缺点，研制出将两种或两种以上的干 燥技术按优势互补的原则结合起来的联合干燥新技术[27]。因 为果蔬中存在的三种不同状态水分的去除要求不同，所 以常将果蔬分阶段进行联合干燥。联合干燥技术具有低 能耗、低污染、易操控、高效率、高品质的特点，更适合大 规模的工业化生产，已被越来越多的果蔬干燥行业采用， 是未来发展的趋势。

　　3 果蔬干燥技术未来的发展方向

　　我国果蔬干燥历史悠久，从自然干燥到传统干燥到 新型干燥再到联合干燥，果蔬干燥技术不断发展。每种 果蔬干燥技术都有各自的干燥原理、设备、条件、特点以 及适用对象，人们会根据加工需求选择最佳的干燥技术， 以最短的时间、最低的成本，生产出质量最高的产品。

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　　目前，果蔬干燥中应用最广泛的是传统干燥技术中的热风 干燥和新型干燥技术中的冷冻干燥和热泵干燥，而微波 干燥和喷雾干燥在果蔬粉加工中应用较多，真空油炸干 燥和膨化干燥更适合果蔬脆片的生产。联合干燥技术因 能最大化地利用每种干燥技术的优势，同时最大化地弱 化劣势，所以被人们广泛关注，是未来果蔬干燥行业的发 展趋势。联合干燥技术具有较大的发展潜力，应向着理 论的完善和推广范围扩大的方向不断发展。

　　参考文献

　　[1] 熊涛. 果蔬益生菌发酵关键技术与产业化应用 [J]. 饮料工业, 2016, 19(05): 71-73.

　　[2] 朱文学. 食品干燥原理与技术[M]. 北京: 科学出版社, 2009.

　　[3] 孟宪军, 乔旭光. 果蔬加工工艺学[M]. 北京: 中国轻工业出 版社, 2016.

　　[4] 夏文水. 食品工艺学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2016.

　　[5] 王画, 杨旭海, 张茜. 绿叶蔬菜干燥技术研究进展 [J]. 食品科技, 2017, 42(12): 88-92.

　　作者：李琳，王桢