气体射流冲击在农产品加工中的应用及展望

时 静，刘颖沙，王文光

（杨凌职业技术学院生物工程学院，陕西咸阳 721100）

干燥是农产品加工中最基本的方法之一，干燥目的多为降低农产品的水分活度、降低酶活性、防止微生物污染等。目前，常见农产品干燥技术包括真空冷冻干燥、超临界CO2干燥、微波干燥、喷雾干燥、热风干燥、气流冲击干燥等[1]。作为新型干燥技术，气流冲击干燥除了应用在航天、电器设备中，还应用在部分蔬菜、水果干燥和药品生产[2]中，气体射流冲击干燥的换热系数较传统干燥方式要高出几倍[3]，发展前景良好。阐述了射流冲击新技术的特点、原理，以及该技术在农产品加工中的应用研究和发展前景。

1 常见农产品干燥技术优缺点对比

农产品干燥常用的方法包括微波干燥、热风干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥、CO2干燥、气体射流冲击干燥等。

农产品干燥技术优缺点对比见表1。

由表1可知，不同干燥技术都有其优缺点。对比之下，真空冷冻干燥在保存农产品品质方面是最佳选择，但成本、能耗太高，不好推广。其他干燥技术虽成本较低，但产品品质较差。气体射流冲击技术具有较高的对流换热系数、干燥速度快、能耗低、成本低、效率高、易操作等特点，产品品质显著提升。

2 气体射流冲击技术

气体射流冲击技术早期在航天、电器设备、纸张、胶片等领域中应用[14]，随着科技手段提高，该技术渐渐应用在了农产品的初加工中，如干燥、烫漂[15]等。

2.1 气体射流冲击技术原理

气体射流冲击技术简单来说就是利用狭缝形或圆形喷嘴，直接将高压高温气体喷射到待干燥物料表面[16]，高速去除水分以达到干燥效果。气体喷速快，喷嘴距物料表面近，介质流程短，当其冲击至物料表面时，气流与物料表面之间形成一层薄气体边界[17]，因此，传热系数、热质交换速率较传统方法都要高。

表1 农产品干燥技术优缺点对比

2.2 气体射流冲击技术的特点

气体射流技术特点包括：①传热性好、干燥效率高，节能；②该技术的原理及优势使其在农产品干燥和焙烤等方面有广阔应用前景；③气流高速通过物料表面，物料为游动状态，不会出现热能传递不均或表面过热而导致的焦煳现象，产品色泽均匀一致；④此方法热交换迅速、干燥快，产品营养成分得到最大保留，且产品脆性好、成本低；⑤该方法可很好地解决板栗脱壳的难题[18]，脱壳效率高、产品品质优，且能有效降低酶活性；⑥该技术中高温气流介质可实现物料烫漂，气流降温后还可冷却烫漂后的农产品，减少水资源浪费和污染排放，产品品质好[19]。

2.3 农产品气体射流冲击干燥过程

一般来说，农产品利用气体射流冲击技术干燥的过程可概括为[20-21]原料选取→清洗切分→护色处理→气体射流冲击加热干燥→完成。具体情况工艺流程可根据农产品种类稍作调整。

3 气体射流冲击技术在农产品加工中的应用

3.1 气体射流冲击技术在肉类产品加工中的应用

作为一种新型干燥绿色技术，气体射流冲击技术也逐渐应用在肉制品加工中，其研究主要集中在北京烤鸭。杨文侠等人[22]对气体射流冲击烤鸭机进行了研发，确定在180～190℃条件下烤制效果最佳，且多环芳烃含量低；研究人员研究了该技术对“北京烤鸭”鸭皮膨化效果，该技术可让鸭皮迅速升温，水分快速蒸发时膨胀完全，鸭皮酥脆入口即化。隋美丽[23]对“北京烤鸭”烤制设备进行创新，根据气体射流冲击原理，研发了带有加热管和喷嘴的装置，还可自动旋转鸭胚和控温，实现鸭油收集。廖倩等人[24]研究了该技术下烤鸭加工中多环芳烃的产生情况，苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽、二甲基苯并[a]蒽7，12-含量随温度增高而增高，但含量均低于国家标准。表明该装置烤制降低传统高温制作导致的致癌、致突变等风险，同时减少了污染。

3.2 气体射流冲击技术在水果加工中的应用

在水果方面，气体射流冲击技术研究较多，大多是关于干燥模型、干燥工艺、干燥特性等方面，包括苹果[25-27]、葡萄[28]、板栗[29]、杏子[30]、哈密瓜[31-32]等。研究认为利用气体射流冲击干燥时为降速干燥，影响因素风温比风速突出，省时节能，且显著降低了水果营养品质的破坏，已有无核紫葡萄在该技术中试投[28]。此外，气体射流冲击技术也应用于板栗脱壳上，研究表明该技术剥壳方便卫生、易于贮存。

3.3 气体射流冲击技术在蔬菜加工中的应用

气体射流冲击技术在蔬菜加工中研究较为广泛，种类较多，包括马铃薯、甘薯、圣女果、辣椒[33]、山药[34]、玉米、苦瓜、香菇、魔芋等。主要研究此类蔬菜的干燥特性、干燥模型及烫漂。研究表明，该技术在蔬菜干燥中最大限度地保持了原料品质，高速节能，且切片厚度成为干燥因素之一，此类研究主要集中在薯类蔬菜干燥，切片厚度与干燥成反比，但每种蔬菜在干燥时都有其最佳切片厚度，并不是越薄越好，用该技术处理后的甘薯、马铃薯松脆口感极佳，同时还研究了干燥时薯类淀粉粒的显微结构变化情况。

在国外，气体射流干燥技术的应用研究主要有藜麦种子、玉米、谷粒等。该技术干燥后此类蔬菜均品质优良、干燥速度快，已应用于玉米薄饼生产上，产品低油健康，营养丰富，风味极佳。通过对胡萝卜[15]、杏鲍菇等蔬菜的烫漂试验研究，发现气体射流技术烫漂的蔬菜颜色好，绿色节能，同时达到杀菌、钝化酶活性的效果。

4 结语

农产品干燥是农产品加工中非常重要的环节，推广和应用新型高效实用的干燥技术很有必要，气体射流冲击技术就是典型代表，但目前该技术的设备大多为高校实验室自制，且数量极少，研究不够深入。与传统的热风干燥相比，气体射流干燥技术具有低成本、高效率、易操作等特点，制品品质明显提升。但是目前气体射流干燥技术在不同物料或加工工艺传热系数及机理、干燥过程营养物质变化及控制等方面的研究还不够深入，气体射流冲击技术除文中所述的一些加工领域外，还有更为广泛的应用空间。例如，在节能工艺设备研究、传统食品的射流加工、杀菌、面条粉条的干燥、保健食品的快速加工等领域。如何增加射流设备的可调功能、降低使用成本、扩大使用范围，以及最大限度地保留农产品的营养等，对射流干燥技术的推广具有重大意义。