Frisches Obst und Gemüse ist stark saisonabhängig und schwierig zu lagern. Das Trocknen ist eine der am weitesten verbreiteten Technologien zur Konservierung von Obst und Gemüse. Mit der rasanten Entwicklung von Freizeitnahrungsmitteln aus Obst und Gemüse hat sich auch die Forschung zur Trocknungstechnologie weiter vertieft. Die einschlägige Forschung im In- und Ausland konzentriert sich hauptsächlich auf die Verarbeitungstechnologie und ihre Prozessparameter, die Trocknungsdynamik sowie die Qualität von Trockenfrüchten und -gemüse. Um die Erhaltung der Nährstoffe in frischem Obst und Gemüse bei möglichst kurzer Trocknungszeit zu maximieren und eine bessere sensorische Qualität zu erzielen, wird eine energiearme Verarbeitungstechnologie eingesetzt.
Der Gefriertrocknungsprozess des Vakuum-Gefriertrockners wird in einer Vakuum- und Niedertemperaturumgebung durchgeführt, wodurch wärmeempfindliche Substanzen nicht zerstört werden und außerdem die biologische Aktivität von Enzymen sowie das Wachstum und die Vermehrung von Mikroorganismen gehemmt wird. Dadurch können Farbe, Aroma, Geschmack, Form und Nährstoffbestandteile von frischem Obst und Gemüse besser erhalten bleiben und hochwertige Trockenobst- und Gemüseprodukte hergestellt werden. Daher können gefriergetrocknete Früchte und Gemüse dem Wunsch der Verbraucher nach Nährwert, Köstlichkeit und Gesundheit bei Obst- und Gemüselebensmitteln gerecht werden. Aufgrund der hohen Kosten, des hohen Energieverbrauchs und der geringen Ausbeute ist es jedoch auch eines der teuersten Trocknungsverfahren. Um eine großtechnische Industrieproduktion zu erreichen, ist es notwendig, die kombinierte Trocknungstechnologie weiter zu optimieren oder eine effektivere einzusetzen, um eine hohe Qualität und einen niedrigen Energieverbrauch zu erreichen.
Studien haben gezeigt, dass neben den Trocknungsbedingungen, dem Trocknertyp und den Materialeigenschaften, die sich auf die Qualität und den Trocknungsenergieverbrauch von gefriergetrocknetem Obst und Gemüse auswirken, auch die Vortrocknungsbehandlung und die Vorgefrierbedingungen eine wichtige Rolle bei der Gefriertrocknung spielen. Trocknungsprozess. Darüber hinaus kombiniert die Gefriertrocknungstechnologie als Verbundtechnologie der Stufentrocknung im Vergleich zu einer einzelnen Trocknungstechnologie die Vorteile der Gefriertrocknung und anderer Trocknungsmethoden, um Komplementarität zu erreichen, und bietet gute Vorteile hinsichtlich Trocknungsqualität, Kosten und Energieverbrauch. Daher hat es bei Wissenschaftlern und der Industrie im In- und Ausland große Aufmerksamkeit erregt und verfügt über breite Anwendungsaussichten.
Je nach Trocknungsmechanismus wird die Trocknung in Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, Vakuumtrocknung, FD (Gefriertrocknung) und Infrarottrocknung unterteilt. Obwohl die Produktionskosten für Heißluft und Mikrowelle nicht hoch sind und in der Industrie weit verbreitet sind, beeinträchtigen sie die Produktqualität aufgrund schwerwiegender Nährstoffverluste und schlechter Gleichmäßigkeit der Erwärmung erheblich. Die anderen drei Trocknungsmethoden haben offensichtliche Vorteile in der Produktqualität, aber aufgrund verschiedener technischer Gründe wie der schwierigen Wärmeübertragung bei der Vakuumtrocknung, dem hohen Energieverbrauch bei der FD-Produktion und der begrenzten Durchdringungsfähigkeit der Infrarottrocknung ist es schwierig, sie auf eine anzuwenden großen Maßstab in der Produktionspraxis.
Die Vakuum-Gefriertrocknungsmaschine FD (Gefriertrocknung) basiert auf der Sublimationsdehydratisierung. Unter der zum Trocknen erforderlichen Umgebung mit niedrigen Temperaturen kann der Verlust von Geschmacks- und Aromastoffen minimiert, poröse Strukturen erzeugt und die Volumenschrumpfung verringert werden. Darüber hinaus bleibt durch das Aufhören der meisten enzymatischen Reaktionen der Ausgangszustand von frischem Obst und Gemüse erhalten und die Produkte weisen eine gute Qualität auf.
Aufgrund der Aufrechterhaltung eines niedrigen Temperaturzustands, der Bereitstellung von Sublimationswärme und der Reduzierung des Gesamtdrucks der Trockenkammer ist die Vakuum-Gefriertrocknungsmaschine FD (Gefriertrocknung) jedoch eine Produktionstechnologie mit hohem Energieverbrauch und hohen Kosten. Daher sind die Verbesserung des gesamten Trocknungsprozesses, die Verbesserung der Trocknungseffizienz und die Reduzierung des Energieverbrauchs zu den Schwerpunkten vieler Studien geworden.
Lassen Sie uns kurz die mathematische Modellierung und Optimierung des Trocknungsprozesses von Vakuum-Gefriertrocknungsmaschinen erwähnen.
Mit der Trocknungskinetik werden üblicherweise die makroskopischen und mikroskopischen Mechanismen der Wärme- und Stoffübertragung im Trocknungsprozess beschrieben. Es wird von vielen Faktoren wie Trocknungsmethoden, Trocknungsbedingungen und Materialeigenschaften beeinflusst. Es ist von großer Bedeutung für die Verbesserung des Anlagendesigns, die Optimierung des Trocknungsprozesses sowie die Aufrechterhaltung der Qualität und die Reduzierung des Verbrauchs. Die Dünnschichttrocknung ist eine weit verbreitete Methode zur Bestimmung des kinetischen Modells der Obst- und Gemüsetrocknung. Der Zusammenhang zwischen Feuchteverhältnis MR und Zeit t wird häufig zur Beschreibung der dynamischen Veränderungen im Trocknungsprozess verwendet. Die Genauigkeit des Modells wird durch statistische Indikatoren wie Bestimmungskoeffizient R2, Chi-Quadrat χ2 und mittlerer quadratischer Fehler RMSE überprüft. Es kann als wichtiges Hilfsmittel zur Schätzung der Trocknungskurve, zur Verbesserung des Trocknungsprozesses und zur Erzielung eines niedrigen Energieverbrauchs eingesetzt werden. In praktischen Anwendungen gibt es jedoch kein Dünnschichttrocknungsmodell, das die gesamte Trocknungsdynamik von Obst und Gemüse effektiv zusammenfassen kann. Im Hinblick auf die Verbesserung der Qualität und die Reduzierung des Verbrauchs konzentrieren sich die aktuellen Forschungen neben der Optimierung des Trocknungsprozesses durch die Erstellung eines trocknungskinetischen Modells und die Änderung von Trocknungsparametern hauptsächlich auf die Steuerung von Vorbehandlungsmethoden, Vorgefriermethoden und den Einsatz kombinierter Trocknungstechnologien.
