水產(chǎn)品干燥技術(shù)研究

段振華

（1.海南大學(xué)熱帶生物資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 ?？?570228；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 海口 570228）

水產(chǎn)品是人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾氖澄飦碓?，可以改善人們的飲食結(jié)構(gòu)，對(duì)提高人們的生活質(zhì)量有著非常重要的意義。但是，水產(chǎn)品生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)，生鮮水產(chǎn)品的水分含量高，組織酶活躍，營(yíng)養(yǎng)成分含量豐富，容易腐敗，必須通過有效的加工貯藏以保持原料的品質(zhì)。目前，水產(chǎn)品的加工方式主要有冷加工和干燥加工。冷加工投資較大，且加工過程、產(chǎn)品的貯運(yùn)均離不開冷鏈的建設(shè)，能耗高，生產(chǎn)成本大。脫水干制一直是水產(chǎn)品加工與貯藏的一種重要方法，也是水產(chǎn)食品其他加工工藝不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。采用干燥或者脫水的方法除去水產(chǎn)品中的水分，降低水分活度，以防止水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)，延長(zhǎng)貯藏期。干制品具有保藏期長(zhǎng)，質(zhì)量輕，體積小，不需冷鏈，便于貯藏運(yùn)輸?shù)仍S多優(yōu)點(diǎn)。因此,水產(chǎn)品干燥一直是發(fā)展中國(guó)家水產(chǎn)品加工的重要方法。本文分別介紹了自然干燥、熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、微波干燥、冷凍干燥等水產(chǎn)品干燥技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析了不同干燥技術(shù)的特點(diǎn)，并提出了水產(chǎn)品干燥技術(shù)將來可能發(fā)展的趨勢(shì)，旨在促進(jìn)我國(guó)水產(chǎn)品干燥技術(shù)研究及應(yīng)用的發(fā)展。

1 水產(chǎn)品的自然干燥

自然干燥是人類依靠太陽光照去除水產(chǎn)品物料中水分的一種傳統(tǒng)干燥方法，因日光干燥不需特殊設(shè)備,成本低,方法簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，一直是眾多發(fā)展中國(guó)家魚類等水產(chǎn)品干燥的主要方式。由于日光干燥完全依賴自然環(huán)境，遇陰雨潮濕天氣等特殊情況時(shí)無法正常干燥，一旦這種惡劣天氣持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，就會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)品嚴(yán)重變質(zhì)，由此造成重大經(jīng)濟(jì)損失。此外，由于干燥過程的衛(wèi)生條件不易控制，如灰塵、蚊蠅、雨水、鳥類、嚙齒動(dòng)物等會(huì)引起干品的質(zhì)量和產(chǎn)量的下降[1-3]。張亞琦等以鮑魚為原材料，比較了熱風(fēng)干燥和室外晾曬干燥兩種方式的干燥速率、干燥樣品色澤、風(fēng)味成分和微觀結(jié)構(gòu)變化的差異，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)、晾曬干燥過程都要先經(jīng)歷短時(shí)升速干燥階段，然后進(jìn)入降速階段，完成干燥所需的時(shí)間，熱風(fēng)干燥約為晾曬干燥的1/2[4]。Selmi等[5]比較了日光干燥和熱風(fēng)干燥兩種方式對(duì)一種名為silverside的海產(chǎn)魚在干燥后的生化等指標(biāo)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)太陽光的傳統(tǒng)干燥導(dǎo)致產(chǎn)品的過氧化值，硫代巴比妥酸值和游離脂肪酸顯著升高。由于自然干燥的局限性[6]，受天氣影響大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，干燥過程不易控制，衛(wèi)生條件差，加工過程易混入雜質(zhì)，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，這種方法將逐漸為現(xiàn)代的人工脫水方法所替代。

2 水產(chǎn)品的熱風(fēng)干燥

熱風(fēng)干燥是利用熱空氣作為介質(zhì)，使水產(chǎn)品物料中的水分蒸發(fā)而達(dá)到干燥的目的。熱風(fēng)干燥可以人工控制，設(shè)備投資少,適應(yīng)性強(qiáng),衛(wèi)生條件較好,目前水產(chǎn)品熱風(fēng)干燥研究報(bào)道較多。由于熱風(fēng)干燥是由表及里加熱水產(chǎn)品,水分遷移的方向則是從物料內(nèi)部指向表面，必須建立和保持一定的溫度梯度才能保證水分的擴(kuò)散,所以熱風(fēng)溫度是影響水產(chǎn)品熱風(fēng)干燥速度的主要因素。鳙魚魚片在40℃～60℃等不同熱風(fēng)溫度下干燥，研究結(jié)果表明：不同的熱風(fēng)溫度對(duì)魚片的干燥速率影響很大，溫度越高干燥越快,其中在50℃溫度條件下，達(dá)到平衡所需的干燥總時(shí)間與40℃相比縮短了2 h左右，而在60℃條件下的干燥總時(shí)間比50℃縮短了5 h[7]。不同厚度（3 mm、5 mm和10 mm）的羅非魚片的熱風(fēng)干燥試驗(yàn)結(jié)果同樣說明了熱風(fēng)溫度對(duì)干燥速度的影響，3 mm厚的魚片在50℃溫度條件下達(dá)到平衡所需的時(shí)間與40℃相比縮短了5 h左右，而在60℃條件下的干燥時(shí)間比50℃縮短了6 h；5 mm厚的魚片，在50℃溫度條件下達(dá)到平衡所需的時(shí)間與40℃相比縮短了6 h，而在60℃條件下的干燥時(shí)間比50℃縮短了5 h[8-9]。

熱風(fēng)溫度雖然可以加快水產(chǎn)品干燥的進(jìn)程，但是這種作用仍然存在局限性。一方面，熱風(fēng)溫度對(duì)干燥速度的促進(jìn)取決于干燥物料的種類、規(guī)格等因素的影響，在羅非魚片的熱風(fēng)干燥中，研究發(fā)現(xiàn)較薄的魚片在溫度較低的條件下得到的干燥速度比溫度較高的條件下得到的速度還要快，如3 mm厚的魚片在50℃溫度干燥達(dá)到平衡所需的時(shí)間（15 h），比10 mm厚的魚片在60℃溫度干燥達(dá)到平衡所需的時(shí)間（19 h）還要短[8]；另一方面，過高的溫度會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分和生理活性成分的破壞[10]。如果采取高溫?zé)犸L(fēng)急速干燥，則會(huì)產(chǎn)生表面干燥效應(yīng),水產(chǎn)品內(nèi)部水分難以擴(kuò)散出來。因此,熱風(fēng)干燥所需的干燥時(shí)間一般較長(zhǎng)。由于干燥時(shí)間長(zhǎng),水產(chǎn)品在干燥過程中長(zhǎng)期與空氣接觸,容易出現(xiàn)脂肪氧化和美拉德褐變,還會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌等微生物的大量繁殖，產(chǎn)生不良?xì)馕恫⑦M(jìn)而破壞水產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品品質(zhì)降低。

3 水產(chǎn)品的熱泵干燥

熱泵是一種從低溫?zé)嵩次諢崃?，在較高溫度下將有效熱能加以利用的熱能裝置，與普通的熱風(fēng)干燥相比，熱泵干燥充分利用了干燥排出的水蒸汽潛熱，在整個(gè)干燥過程中沒有能量損失，能耗低，是一種新型節(jié)能技術(shù)。除了節(jié)能外，熱泵干燥易于控制在低溫環(huán)境，在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行干燥，避免了水產(chǎn)品中不飽和脂肪酸的氧化和表面發(fā)黃，減少了蛋白質(zhì)受熱變性、物料變形、變色和呈味類物質(zhì)的損失。吳耀森等[11]研究了魷魚干的熱泵干燥工藝，得出色澤均勻且透明性好、品質(zhì)高的低鹽魷魚干品，魷魚的含鹽量約為傳統(tǒng)處理的1/2。Shi等[12]利用響應(yīng)面法優(yōu)化了竹莢魚的熱泵干燥工藝，獲得了較好品質(zhì)的干制品，同時(shí)能耗大幅度降低，品質(zhì)較一般熱風(fēng)干燥要好。母剛等[13]設(shè)計(jì)了一種水產(chǎn)品熱泵干燥測(cè)試系統(tǒng)，應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行了北極蝦干燥試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中實(shí)現(xiàn)了干燥空氣溫度、相對(duì)濕度、物料重量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，以及含水率變化曲線的實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)等功能，避免了熱泵干燥條件調(diào)節(jié)的滯后性。但是，熱泵干燥也存在一定的局限性，由于在干燥的中后期，主要是除去半干物料中的結(jié)合水，而這部分水相比總除濕量來說比例很小，這使得干燥室進(jìn)出口空氣狀態(tài)變化較小，影響了熱泵系統(tǒng)除濕能力，導(dǎo)致熱泵干燥的中后期出現(xiàn)干燥速度較慢，能耗比升高，干燥效率降低。

4 水產(chǎn)品的微波干燥

微波干燥不同于熱風(fēng)干燥和自然干燥，由于其獨(dú)特的介電加熱特性，具有加熱速度快、加熱均勻、節(jié)能高效、安全無害、易瞬時(shí)控制、選擇性和穿透性好等特點(diǎn)，微波加熱改變了傳統(tǒng)的由表及里的加熱方式，構(gòu)成里外同時(shí)加熱，創(chuàng)造了快速升溫的瞬間干燥新技術(shù)。物料干燥速度快、干燥時(shí)間短、干后品質(zhì)和利用率高,因而在食品工業(yè)中越來越受到重視[14]。Christie等研究認(rèn)為[15]，微波技術(shù)是替代魚肉傳統(tǒng)干燥的最快速的干燥技術(shù)。王許玲等[16]比較了電熱烘干、油炸干制和微波加熱烘干等不同方式對(duì)白鰱魚制品的影響，結(jié)果表明，微波干制時(shí)間與油炸干制時(shí)間都在十多分鐘，而電熱干制要用5.5 h。張薇[17]進(jìn)行了扇貝柱的微波干燥試驗(yàn)，研究了干燥過程中不同能量的微波輻射、不同半徑樣品，對(duì)溫度和干燥效果的影響，建立的數(shù)學(xué)模型能較好地模擬柱狀物料在微波干燥過程中的溫度和含水率的變化。鳙魚魚片的微波干燥試驗(yàn)結(jié)果表明，樣品中殘余水分隨干燥時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)明顯不同的變化趨勢(shì)，Henderson-Pabis模型適合于描述鳙魚魚片的微波干燥規(guī)律[18]。然而，單純利用微波干燥，容易出現(xiàn)邊緣或尖角部分焦化現(xiàn)象，同時(shí)，微波干燥時(shí)干燥終點(diǎn)不易判別，容易產(chǎn)生干燥過度。因此，目前利用微波干燥多采用微波與其他方式相結(jié)合的方法，如熱風(fēng)微波干燥、微波真空干燥、微波與熱泵結(jié)合干燥等，這些組合方法提高了能源利用率、改善了產(chǎn)品品質(zhì),同時(shí)使干燥時(shí)間大大縮短,降低了生產(chǎn)成本。

5 水產(chǎn)品的真空冷凍干燥

水產(chǎn)品的真空冷凍干燥是通過調(diào)節(jié)溫度將物料中水分完全凍結(jié)成小冰晶，利用真空泵使箱體內(nèi)維持較低的真空度,使物料中的水分由固態(tài)冰直接升華成氣態(tài)水蒸氣，然后利用真空系統(tǒng)的冷阱將水蒸氣冷凝,達(dá)到降低物料水分含量的目的。對(duì)水產(chǎn)品生制品原料進(jìn)行凍干加工，可得到易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)纳r干品；對(duì)熟制品進(jìn)行凍干加工，則可以開發(fā)即食水產(chǎn)品、方便食品和松脆可口的休閑食品。真空冷凍干燥屬于低溫脫水加工新技術(shù),能夠保留食品的色、香、味，可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量,延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。陳學(xué)玲等[19]利用真空冷凍干燥技術(shù)對(duì)武昌魚進(jìn)行了保鮮加工研究,結(jié)果表明,凍干技術(shù)既保持了新鮮武昌魚的風(fēng)味,又提高了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。武昌魚凍干的最佳工藝為速凍溫度-36℃，速凍時(shí)間 16 h，干燥升華時(shí)倉(cāng)壓（100±10）Pa，干燥解析時(shí)倉(cāng)壓（80±10）Pa，解析時(shí)物料溫度50℃。鄒興華等[20]等研究了銀魚冷凍干燥的工藝條件，采用中速凍結(jié)將銀魚預(yù)凍，在10 Pa左右的真空度、冷凝器溫度為-45℃的條件下，采用的加熱板加熱程序分別為0℃保持3 h，10℃保持0.5 h，20℃保持0.5 h，然后將溫度升高至40℃。真空冷凍干燥技術(shù)可以明顯提高制品的質(zhì)量和檔次，但卻在水產(chǎn)品加工行業(yè)推廣緩慢，其原因主要有：設(shè)備投資較大；加工成本高，由于整個(gè)冷凍干燥過程需持續(xù)20 h以上，能耗會(huì)比一般干燥方式要大得多，這就增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此，真空冷凍干燥技術(shù)較適合于水產(chǎn)保健品、海洋藥物等貴重原料的脫水加工。

6 結(jié)語

水產(chǎn)品干燥技術(shù)的研究與開發(fā)，已經(jīng)成為食品科學(xué)與工程領(lǐng)域的專家學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)，研究報(bào)道日益增多。自然干燥由于存在受天氣影響大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，干燥過程不易控制，衛(wèi)生條件差等諸多缺陷，將逐漸為現(xiàn)代的人工脫水方法所替代。

水產(chǎn)品的現(xiàn)代脫水干燥技術(shù)主要由熱風(fēng)干燥、熱泵干燥、微波干燥、冷凍干燥等組成，不同的干燥方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。低能耗、低成本和高品質(zhì)的干燥產(chǎn)品，是水產(chǎn)品干燥技術(shù)研究追求的目標(biāo)。隨著研究的深入，充分利用不同干燥方式的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，結(jié)合滲透脫水等預(yù)處理手段，有機(jī)組合各種干燥方式，將會(huì)出現(xiàn)熱風(fēng)-微波、熱泵-熱風(fēng)、微波真空-熱風(fēng)等多種新型的水產(chǎn)品干燥技術(shù)。

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