CN101138359A - 一种使高水分果蔬或水产品脱水过程节能保质的方法 - Google Patents

Abstract

一种使高水分果蔬或水产品脱水过程节能保质的方法，属于果蔬或水产品食品加工技术领域。本发明采用热风和热泵干燥联合处理，或者冷冻干燥和热泵干燥联合处理使高水分果蔬或水产品脱水，并达到节能45％－60％和产品外观品质接近单纯普通干制品的目的，过程为：将蔬菜、水果或水产品原料先进行清洗、切断、漂烫、冷却离心甩水、调味、静置、热泵联合干燥、冷却、保藏、挑选、金探、包装。本发明采用了热泵联合干燥脱水的新工艺，热泵联合干燥果蔬或水产品具有加热温度低、生产时间短、品质好、能源消耗低等特点。

Description

一种使高水分果蔬或水产品脱水过程节能保质的方法

技术领域

一种热泵型联合干燥使果蔬或水产品脱水过程节能保质的方法，本发明属于食品加工技术领域，涉及高水分果蔬或水产品脱水加工。

背景技术

目前高水分果蔬加工大都采用传统的干燥方法：烘房回龙火道加热干燥方法，它存在着以下几方面的问题：1)加热温度过高。传统工艺干燥技术，加热温度不易控制。一般加热温度都在75-90℃左右，而脱水蔬菜干燥工艺要求干燥温度不得超过65℃。2)干燥时间过长。采用传统方法，每加工1吨蔬菜至少需要24h以上，即使这样偶尔也因干燥效果不好出现返工而重新加热烘干现象。3)能源消耗量大。传统干燥工艺，热效率均较低，约为30％-60％，在干燥过程中，干燥蒸发水分的热量约占36％左右，废气损失约占58％左右，干物料带走热量及干燥器热损失分别占2％和2％，热效率仅为40％。

传统水产品脱水主要采用日光干燥和热风干燥。日光干燥利用太阳能和自然风，在水产品和空气间形成湿度梯度，促进水产品水分蒸发，不需特殊设备，干燥成本低，是最经济的干燥方法。但此法干燥周期长，卫生条件差，水产品容易变质，造成重大经济损失。热风干燥是用加热后的空气做媒介，将物料进行加热促进水分的蒸发。热风干燥设备投资少，适应性强，操作、控制简单，卫生条件较好，目前被广泛应用于水产品干燥。但在水产品的热风干燥过程中，由于干燥温度较高、干燥时间长，并且与氧长时间接触，会引起脂肪氧化和美拉德褐变，产生不良气味并进而破坏水产品的组织结构，水产品中的热敏性成分和生理活性成分也会遭到很大破坏，从而使产品品质严重降低(维生素和芳香物质损失、表面硬化开裂、过度收缩、低复水性和明显的颜色改变等)。

热泵干燥技术是利用工作介质在蒸发器中减压蒸发，使蒸发器表面温度低于室内空气露点，这样当空气流经蒸发器时受到冷却而降低到露点以下，这时空气中多余的蒸汽就会在蒸发器表面冷凝而析出，冷凝水滴入接水盘后，由排水管流入盛水容器中。液态工作介质吸热气化后，经压缩机做功送入冷凝器，在高温高压下冷凝器放出大量的气化潜热。在蒸发器中冷却后的空气通过冷凝器时，吸热温度回升后，以干燥状态排出，与送入室内空气混合。从而降低了室内空气湿度，达到了干燥脱水的目的。

目前西方发达国家的空气源热泵热水器的能效比已达到4.0以上，美国橡树岭国家实验室开发的整体式热泵热水器的能效比可达到5.0。北京林业大学采用清华大学研制的HTR01环保型高温制冷工质，研制出GCS2/1型风源热泵干燥试验装置，并以此装置实验。实验时该热泵干燥先做R22的实验，然后抽出R22工质再灌入HTR01高温工质做实验。实验结果显示，在热泵压缩机的压缩比和冷凝温度大致相同的情况下，HTR01工质的能耗比R22小，而供热系数比R22大。以马尾松为试材做干燥试验为例，马尾松密度0.431t/m³，材厚4cm，材量2m³，初含水量50％，终含水量12％，干燥时间近14天，能耗为389kw.h/m³材。即采用HTR01的高温工质后，采用条件基本相同的试材，总干燥时间为8天，比用R22做工质时缩短了近一半，而能耗也节省了近1/3以上。该风源热泵干燥机不仅可干燥木材，也可干燥粮食、食品等其他物料或回收排气余热。它具有无污染，节能效果好的优点。

现有热泵或热泵联合干燥的不足之处：1)当前单一热泵干燥研究还是主要局限于低温干燥，设备以改装为主，对物料的针对性不强，同时干燥工艺的长时间和低温给微生物繁殖创造了条件。2)热泵联合干燥目前研究的较少，主要是与热风和微波的联合干燥，工艺研究不够全面和深入，转换点主要凭借以往经验，参数指标单一，要么只看品质指标，要么只看单位出水能耗SMER，没有建立节能和保质的整合指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种热泵型分段联合干燥使高水分果蔬或水产品脱水过程节能保质的方法，可用于各类高水分果蔬或水产品的加工。

技术解决方案：一种热泵型分段联合干燥使高水分果蔬或水产品脱水过程节能保质的方法，采用热风和热泵干燥联合处理，或者冷冻干燥和热泵干燥联合处理使高水分果蔬或水产品脱水，并达到节能45％-60％和产品外观品质接近单纯普通干制品的目的，过程为：将蔬菜、水果或水产品原料先进行清洗、切断、漂烫、冷却离心甩水、调味、静置、热泵联合干燥、冷却、保藏、挑选、金探、包装；

热泵联合干燥采用热风和热泵干燥联合处理，或冷冻干燥和热泵干燥联合处理；

所述常压热风干燥：采用70-80℃的热风对流干燥，风速在1-2m/s，控制热风干燥后的物料水分含量在20％-23％；

所述冷冻干燥：加热板温度在60-70℃，冻至物料的中心温度为-18～-25℃，冻干至物料含水率为35％-40％；

所述热泵干燥：温度为55-60℃，干燥至物料含水率为5％-12％。

本发明采用一种热泵型联合干燥脱水的制造方法，先取含水率已知的一定量的高水分果蔬原料或水产品如：蔬菜、水果或水产品等，经过预处理后，进行第一阶段干燥处理，即经过热风(70-80℃，控制热风干燥后的物料水分含量在20％-23％)或冷冻干燥(加热板温度为60-70℃，冻至物料的中心温度为-18～-25℃，冻干至物料含水率为35％-40％)，通过在线重量测量，水分含量至20-23或35-40％确定第一阶段干燥结束时间。本发明第二阶段即最后热泵干燥阶段的特点是：干燥腔内干燥气进风温度为55-60℃，具体根据干燥对象热敏性而定。干燥对象热敏性高时，可以适当调低温度和干燥气相对湿度。将预处理后的果蔬原料均匀铺在干燥箱的网格上，厚度在5-10cm，干燥时间与原料种类及形状有关，大多数产品均在3.5-4h左右完成干燥过程。具体干燥时间根据实测的水分含量来定，一般水分含量至5％-12％时就可以停止干燥。此时，关掉辅助加热器，使物料自然冷却，最后进行挑选、金探、包装。

热泵是一种能够从低温热源吸收热量，并使其在较高温度下作为有用热能有效地、受控制地加以利用的热能装置。热泵干燥机由压缩机、风机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、干燥室等部分组成。热泵干燥的原理是湿空气首先接触到蒸发器，空气中的水分冷却到露点下凝结，除湿后的空气向前流动到达冷凝器。吸收冷凝器散发的热量使之升温。成为高载湿能力的干燥介质，再由风机吹回干燥室内与物料对流，实现物料的干燥。因此，蒸发器的除湿温度和冷凝器的加热温度直接决定了进入干燥室的干燥气的温度和相对湿度，最终影响了干燥速率。而蒸发器的除湿温度和冷凝器的加热温度除了和热交换器效率有关外，压缩机和使用的工作介质也有决定性的作用。新型工作介质的研制可以扩大热泵干燥机工作温度的范围，使机子的整体性能大大提高。这也是热泵干燥节能之关键。

本发明采用热风(或冻干)干燥先脱除所有的果蔬游离水和小部分果蔬结合水，然后进行热泵干燥。这主要是针对热风干燥、冷冻干燥后期干燥效率低、干燥时间长、能耗高的特点。以三阶段干燥菜心为例，第三阶段干燥时间占整个干燥的一半以上，脱水量仅占整个脱水量的10％左右。采用热泵干燥可以提高干燥效率，达到节约能耗的目的。

本发明的有益效果：本发明与现有技术不同之处：1)品质与节能兼顾的分段联合干燥的水分转换点优化技术，根据具体物料干燥要求和干燥过程特点，建立品质和节能的整合指标，在整合指标下进行水分转换点的优化，确定合适的转换点。2)干燥设备比现有设备更具有针对性，干燥温度范围大(环境温度至80℃)，可根据物料的热敏性和组织结构，确定合适的干燥温度。3)将产品品质好、能耗大的冻干工艺和热泵干燥结合起来，产品外观品质接近冻干品，弥补冻干能耗大的缺点。

本发明采用热泵型联合干燥，与单纯热风干燥相比能耗低。热泵是一种节能型的干燥装置，据国外有关资料，干燥1m³木材，常规气流干燥能耗为1970kW.h，而热泵干燥仅为380kW.h。粮食干燥时电热加热干燥的单位能耗为0.905kW.h/kgH₂O，而热泵干燥仅为0.557kW.h/kgH₂O。

与热风干燥相比，热泵型干燥温度较低。热泵干燥时的空气介质温度一般低于60℃。避免了蔬菜或水产品在干燥过程中由于高温而引起的褐变、营养素变性、复水性差等不良影响，保证了脱水蔬菜和水产品的质量。

与冷冻干燥技术相比，设备投资和运行成本较低，如同等干燥能力，热泵干燥装置投资仅为冷冻升华干燥的1/4～1/5；运行成本仅为冷冻升华干燥的1/3。

此外，封闭式热泵干燥的工作环境卫生。干燥过程中除了冷凝水，没有任何废气、废液排放，完全符合环保的要求。

具体实施方式

实施例1：预先干燥方式为热风干燥的热泵型联合干燥脱水菜心的生产

新鲜菜心50Kg(含水率约90％)首先经过整理、盐水浸泡、清洗、切断(10cm)、漂烫(100℃，2分钟，2％的氯化钠溶液)，然后沥干，进行热风对流干燥(具体条件为：80℃干燥至水分含量75％、70℃干燥至水分含量20％-23％)，再取出进行热泵干燥，干燥条件为：温度55-60℃，经实际测重，含水率至6％以下即可停止干燥。然后在常温下冷却。最后进行保藏、挑选、金探、包装。比热风干燥节能在55-60％。

实施例2：预先干燥方式为热风干燥的热泵型联合干燥脱水鱿鱼的生产

活鱿鱼25Kg(含水率约81％)进行蓄养、分割、清洗、筛选、漂烫、沥干、调味、进行热风对流干燥(具体条件为：干燥温度80℃，干燥水分含量至20％-23％，再取出进行热泵干燥，干燥条件为：温度55-60℃，经实际测重，含水率至5％即可停止干燥。然后在常温下冷却。最后进行金属探测、保藏及运输。比热风干燥节能在50％。

实施例3：预先干燥方式为冷冻干燥的热泵型联合干燥脱水草莓的生产

新鲜草莓50Kg(含水率约91％)进行预处理(清洗、去蒂)、预冻，再进行真空冷冻干燥(具体条件为：冻结温度-18℃，加热板60℃，真空度10-20Pa)，脱水水分含量至35％-40％。再取出进行热泵干燥，干燥条件为：温度55-60℃，经实际测重，含水率至5％-6％即可停止干燥。常温冷却。最后进行保藏、挑选、金探、包装。比普通冷冻干燥节能在50％-55％，产品外观品质接近冻干草莓。

实施例4：预先干燥方式为冷冻干燥的热泵型联合干燥脱水海参的生产

活海参平均体质量125g(含水率约80％)进行蓄养、去肠清洗、盐渍处理、再切块去嘴和筋、水发、预冻，再进行真空冷冻干燥(具体条件为：冻结温度-25℃，加热板70℃，真空度10-20Pa)，脱水水分含量至35％-40％。再取出进行热泵干燥，干燥条件为：温度55-60℃，经实际测重，含水率至10％-12％以下即可停止干燥。然后在常温下冷却。最后进行保藏和运输。比普通冷冻干燥节能在45％-50％，产品外观品质接近冻干海参。

Claims (1)

1.一种热泵型分段联合干燥使高水分果蔬或水产品脱水过程节能保质的方法，其特征是采用热风和热泵干燥联合处理，或者冷冻干燥和热泵干燥联合处理使高水分果蔬或水产品脱水，并达到节能45％-60％和产品外观品质接近单纯普通干制品的目的，过程为：将蔬菜、水果或水产品原料先进行清洗、切断、漂烫、冷却离心甩水、调味、静置、热泵联合干燥、冷却、保藏、挑选、金探、包装；

热泵联合干燥采用热风和热泵干燥联合处理，或冷冻干燥和热泵干燥联合处理；

所述常压热风干燥：采用70-80℃的热风对流干燥，风速在1-2m/s，控制热风干燥后的物料水分含量在20％-23％；

所述冷冻干燥：加热板温度在60-70℃，冻至物料的中心温度为-18～-25℃，冻干至物料含水率为35％-40％；

所述热泵干燥：温度为55-60℃，干燥至物料含水率为5％-12％。