中國粉體網訊 聯合干燥是指根據物料的特性，將兩種或兩種以上的干燥方式進行組合，利用各自的優(yōu)點，在不同干燥階段采用不同的干燥方法，除去大部分游離水和膠體結合水。在食品行業(yè)，冷凍干燥技術是用來干燥熱敏性物料和保持生物活性物質的一種有效辦法，是迄今為止保持食品品質最好的干燥方法，但是存在干燥成本過高、能耗過大等缺陷。為了降低成本，減少能耗，同時又保持食品的品質，國內外學者進行了食品冷凍聯合干燥研究。
近年來出現了真空冷凍聯合干燥技術，相比于單一真空冷凍干燥技術，這種組合干燥方式節(jié)約了能耗，降低了生產成本，豐富了食品加工應用領域，并進一步提升了產品品質，逐漸成為現代食品工業(yè)研究的熱點。
一、真空冷凍干燥技術
真空冷凍干燥技術是在低溫真空條件下，使物料中的水分以冰的形式升華的干燥技術，亦稱真空冷凍升華干燥技術，是干燥技術領域中科技含量高、應用廣的一種技術。在真空冷凍干燥過程中，先將物料凍結到共晶點溫度以下，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當的真空度下，使冰直接升華為水蒸氣，再用真空系統中的水汽凝結器（捕水器）將水蒸氣冷凝，從而獲得干燥制品。
二、真空冷凍聯合干燥技術
真空冷凍聯合干燥技術是基于不同水分轉換點將其他干燥技術作為預干燥或后干燥與真空冷凍干燥串聯，降低初始水分含量后，使內部水分在后干燥過程中完全蒸發(fā)。
由于真空冷凍聯合干燥技術設備相對簡單，可結合不同干燥技術的優(yōu)勢，發(fā)展前景廣闊。目前主要有熱風-真空冷凍聯合干燥技術、噴霧-真空冷凍聯合干燥技術、超聲波噴霧-真空冷凍聯合干燥技術、微波-真空冷凍聯合干燥技術、紅外-真空冷凍聯合干燥技術等。
1、熱風-真空冷凍聯合干燥技術
（1）熱風干燥技術原理及特點
熱風干燥技術的原理是以熱空氣作為干燥介質，將熱量傳遞給物料，物料表面溫度升高，水分蒸發(fā)，物料內部的水分由于溫度差以及水分差擴散到表面，直至原料被烘干至一定的水分含量。熱風干燥具有操作簡單方便、能耗較低、投入及維修成本低等特點。在熱風干燥的過程中，水分由內到外的遷移方向與由外到內的溫度梯度相反，導致干燥速率變慢、干燥時間長、能量利用率低，為了提高干燥速率可升高干燥溫度，但是容易造成產品表面顏色發(fā)生褐變和營養(yǎng)成分損失等使產品品質下降的問題。
（2）熱風-真空冷凍聯合干燥原理及特點
熱風-真空冷凍聯合干燥結合了熱風干燥和真空冷凍干燥兩種干燥方式的優(yōu)點，可顯著縮短干燥時間，節(jié)約能耗，提高干燥效率和產品品質。熱風-真空冷凍聯合干燥分為兩種形式：一種為先熱風干燥，然后進行真空冷凍干燥；另一種為先進行真空冷凍干燥，然后進行熱風干燥。
2、噴霧-真空冷凍聯合干燥技術
（1）噴霧干燥技術的原理及特點
噴霧干燥技術是將液態(tài)或漿質態(tài)的物料噴成霧狀液滴，懸浮在熱空氣氣流中進行脫水干燥的技術。通過機械作用，將需要干燥的溶液、乳濁液、微粒的懸濁液或含有水分的漿糊狀物料經過濾器由泵輸送至干燥塔頂部，經霧化系統噴霧成細小的液滴，使物料表面積增大，同時導入熱空氣或氮氣，在干燥室內的霧化微粒遇到高溫熱風后水分迅速蒸發(fā)，在極短時間內水分含量被干燥到小于10%，完成干燥。完全干燥的產品從干燥塔底排出落入收集裝置內，部分干燥的粉末隨熱空氣進入分離室后被回收，熱廢氣從排風口排出。
（2）噴霧-真空冷凍聯合干燥原理及特點
噴霧-真空冷凍干燥聯合一般包括兩步：第一步是將懸浮液霧化、凍結，第二步是真空冷凍干燥。此技術可避免單一真空冷凍干燥成粉易結塊、需輕微碾壓過篩的缺點，可將物料直接干燥成粉狀顆粒，比表面積大，結晶度低。在制備粉末的過程中，噴霧冷凍干燥技術可控制產品規(guī)格如平均粒徑、粒度分布、濕含量等，制出的粉狀顆粒粒徑分布均勻，分子結構有序，呈多孔性，溶解度大。另外，噴霧冷凍干燥技術還可有效保留生物活性成分，適用于制備溫度敏感的速溶性特效藥。
3、超聲波噴霧-真空冷凍聯合干燥技術
（1）超聲波噴霧技術原理及特點
超聲波噴霧技術是利用超聲波的振峰將液滴分離并破碎，使液體在氣相中形成微細霧滴的過程。在食品加工中常使用16~100kHz的超聲波改變食品的物理、化學性質。超聲波噴嘴因使用低頻超聲波進行霧化，噴霧沖擊力很小，可避免物料飛濺及浪費。
（2）超聲波噴霧-真空冷凍聯合干燥技術原理及特點
超聲波噴霧-真空冷凍聯合干燥是噴霧-真空冷凍干燥應用超聲波霧化形式的一種技術。在干燥腔低溫和真空環(huán)境下通過超聲波霧化器將液體樣品霧化，瞬時凍結。超聲波噴霧-真空冷凍干燥與噴霧干燥相比，減少了干燥過程中熱和氧的脅迫作用，同時超聲波噴霧技術有利于黏稠物料的干燥。但因超聲波過程產熱，熱量過多會使凍結物料塌陷，破壞冷凍干燥過程中物料的內部結構，因而需要嚴格控制超聲作用的時間。
4、微波-真空冷凍聯合干燥技術
（1）微波干燥技術原理及特點
微波干燥技術是運用介電損耗原理，將具有穿透性的電磁波輻射到待干燥物料上，當微波穿透物料時，使水分子等極性分子大量吸收微波能并轉化為熱能。微波一般是頻率為300MHz~300 GHz電磁波，在干燥過程中，物料中水分由內向外遷移，與熱量傳遞方向相同，所以微波干燥具有加熱效率高、干燥速率快、產品品質好等優(yōu)點。然而，微波干燥也存在一定局限性，如產品易出現過冷或過熱等干燥不均勻現象以及電能消耗大等問題，這也限制了微波干燥的推廣應用。
（2）微波-真空冷凍聯合干燥原理及特點
微波-真空冷凍聯合干燥是一種低溫快速干燥的方法，可使兩種干燥方式優(yōu)勢互補。微波-真空冷凍聯合干燥先對原料進行真空冷凍干燥去除大部分水分，形成了半干產品的“骨架”，再采用真空微波方式去除剩余水分，利用微波的穿透性，快速高效地穿透至物料內部，輻射能轉化為熱能，使物料內、外同時加熱，加速水分的擴散和蒸發(fā)。微波-真空冷凍聯合干燥使真空微波干燥階段替代冗長的凍干解析干燥階段，可顯著降低干燥時間。
5、紅外-真空冷凍聯合干燥技術
（1）紅外干燥技術原理及特點
紅外干燥技術是運用吸收匹配原理對物料進行紅外輻射，紅外輻射波長與水的吸收波長相匹配，物料中的水分直接吸收紅外輻射能量，從而使高水分含量的產品快速加熱并使水分去除，達到干燥的目的。紅外干燥加熱溫度穩(wěn)定，物料受熱均勻。目前，在商業(yè)化應用過程中，主要使用電阻加熱和燃氣加熱兩種紅外干燥技術，紅外輻射波長可分為近紅外、中紅外和遠紅外三種不同的類型。
（2）紅外-真空冷凍干燥原理及特點
紅外-真空冷凍聯合干燥可改善傳熱方式，加速水分升華。紅外-真空冷凍聯合干燥有兩種方法：第1種方法是冷凍-紅外分段組合干燥，該法利用真空冷凍干燥去除物料中的大部分自由水，再由紅外干燥去除結合水和剩下的自由水；第2種方法是紅外-真空冷凍干燥，是將紅外燈安裝到冷凍干燥機中，進行真空冷凍干燥。紅外-真空冷凍聯合干燥具有更高的干燥速率，且隨著輻射強度的增加干燥效率顯著增加。
小結：
聯合干燥相比單一真空冷凍干燥減少了廢料排出和微生物污染，節(jié)約能源，并以較低成本生產出更高質量的產品，提高了生產效率，增加了經濟效益，越來越受到生產商的關注和消費者的青睞。
參考來源：
王濤.真空冷凍干燥技術在果蔬中的應用與發(fā)展
藍浩，周國燕.果蔬冷凍聯合干燥技術研究進展
李琳，王楨.果蔬干燥技術研究進展
馬有川.預處理對蘋果脆片真空冷凍干燥特性和品質的影響研究
陳瑞瑞，謝嬋媛等.真空冷凍聯合干燥技術在食品工業(yè)中的研究進展
顧晨.香蔥催化式紅外聯合干燥技術研究
藍浩，周國燕.果蔬冷凍聯合干燥技術研究進展
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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