[科普中国]-泡沫干燥法

泡沫干燥法原理及适用性

泡沫干燥法(foam-mat drying)适用于含糖量高、热敏性强的食品物料、农产品等的脱水干燥。泡沫干燥法的干燥原理是：通过使物料内部产生大量泡沫，增加干燥的表面积，进而提高干燥速率。通常进行泡沫干燥前,需要对原料进行预处理,对于本身易起泡的原料,如蛋清等,可以直接向其中补充气体或者用外部机械撹拌形成大量泡沫;对于不易起泡的原料,如果浆、果汁等,可以添加适量发泡剂,如大豆分离蛋白、分子蒸馏单苷酯、胶类等,再撹拌形成泡沫。同时也应适量添加一些稳定剂,如羧甲基纤维素等,确保所形成的泡沫稳定,且密度在0.2-0.6 g/cm3范围内,该密度范围内的泡沫稳定性好,适合进行泡沫干燥。

泡沫干燥法的特点常规的泡沫干燥以热风干燥、真空干燥等方法作为辅助干燥手段,这些干燥方法大都具有干燥时间长、能源消耗大等缺点,制品原料或受热时间过长,或温度过高,这些会破坏制品自身独特的风味,造成营养成分的流失1。

泡沫干燥法分类泡沫干燥泡沫干燥是在冷却后的浓缩乳中吹入氮气后，在高真空下薄膜干燥法获得浓缩乳原容积的24~96倍的泡沫干燥物，然后粉碎包装。密度为0.2克/毫升，完全溶解。其理由为蛋白质变性少，并由于乳粉粒子中形成空泡沫，可湿性好。但由于多孔性，保藏性不良，非充氮保藏不可。

泡沫喷雾干燥这种方法可以利用一般的压力式喷雾干燥设备，稍加改造即可。将制品均质后，杀菌，浓缩到含50%的固体物，在喷雾干燥前用特殊装置可一边吹入惰性气体，一边喷雾干燥。制出分散性，溶解性良好的制品。

用氮气、二氧化碳气和压缩空气吹入法制造泡沫喷雾干燥的制品，在脱气状态下，40℃贮藏3～6个月，制品的物理性质，风味等无明显变化。所以使用压缩空气制造泡沫制品较为安全。

泡沫干燥的设备结构泡沫料分散在宽为1.2m的多孔不锈钢带上形成厚度为3mm_左右的均匀薄层。不锈钢带上孔眼的大小正好使泡沫料停留其上而不致漏下。料层随带的移动，首先经过空气射流区，被空气扩张而膨胀，进一步增大干燥面。随后料层进入干燥区，与顺流及逆流空气充分接触，使料层迅速获得干燥。

传送带也有不带孔的，这种传送带上的泡沫料层更薄，在干燥区停留的时间更短。热风被设计成与传送带平行或垂直流动。此外，在传送带下侧设蒸汽箱，通过水蒸气在传送带上凝结而供给热量，以提高干燥速率。

除带式泡沫层干燥设备外，还有一种浅盘式泡沫层干燥器，它是以4m×4m的多孔浅盘代替多孔带作泡沫料的支持物而进行干燥的。

泡沫干燥的工艺条件为了提高干燥的效率，料液须先行浓缩，制成比较稳定的浓稠泡沫体后，才能进行干燥。但是也应注意预浓缩的适度。否则，如果浓缩过度，得到的浓缩物密度过大，就会影响泡沫干燥的效果，也即最终制品的含水量较高。至于原料浓度多少为宜，因原料的种类而异，一般为30%～60%。

在制造泡沫料时。除少数物料外，大多数物料需加入发泡稳定剂。发泡稳定剂的种类很多，其选择应视原料液的性质而定。当原料的不溶性固体含量少或体积黏度小时，应选择甲基纤维素或瓜尔豆胶，目的是使料液硬化。对于缺乏表面活性物质的料液，可选用硬脂酸甘油酯、可溶性大豆蛋白等，目的是形成薄膜。

泡沫料的性能还与发泡的温度、时间等因素有关。

连续发泡的方法是：在适当的温度下，用机械连续搅拌原料液，在搅入空气的同时，添加发泡稳定剂，使料液形成稳定的泡沫。最后形成的泡沫密度为0.4～0.6g/mL。

干燥介质的参数对干燥速率起决定性的作用。在刚开始干燥时，空气流速是影响干燥速率的主要因素，在干燥即将完成时，空气的相对湿度则是主要影响因素。为此，泡沫干燥最好采用两段式的干燥方法：第一阶段用顺流空气流。流速为1.5m/s，温度为105℃。第二个阶段用逆流空气流，速率为0.25m/s，温度为60℃，并适当降低空气的相对湿度。在干燥临近结束时，如制品是热塑性的，则须在刮料前以干燥的冷空气冷却泡沫层2。