Page 10 - 《食品科学技术学报》2022年第1期
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6 食品科学技术学报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2022 年 1 月
蒸干燥过程中褐变品质变化的研究,以及李潇 [32] 对 重点和难点 [62 - 63] 。 笔者认为,基于关键条件(如温
水分扩散与苹果丁品质(膨胀度、硬度、脆度) 关系 度、压力、水分含量、品质等)轨迹变化与模型构建和
的研究等都可为压差闪蒸干燥工艺的动态优化提供 求解的动态优化策略可作为压差闪蒸联合干燥工艺
实践经验和可行性参考。 数字化和智能化发展的重要手段和发展方向,将其与
然而,目前研究大多是实验型的,要实现压差闪 前沿的干燥过程监测技术如低场核磁技术相结合,可
蒸干燥工艺的动态优化需从热质传递机理的角度定 形成系统的分析控制模式,从而实现压差闪蒸联合干
量地分析水分扩散过程,分析具有物理意义的产品 燥工艺的智能控制,以满足产品生产工艺调控的快速
品质指标参数变化规律,进而在此基础上建立符合 响应要求。 结合干燥过程中不同原料产品特定品质
压差闪蒸干燥机理的数学模型。 目前压差闪蒸过程 变化轨迹的动态干燥工艺优化还可为压差闪蒸产品
中热质传递过程和理论模型构建研究尚处于起步阶 的个性化生产提供参考。 然而,动态优化本质上是一
段,参考前人建模经验,具体的模型构建过程需注意 个通过使用干燥模型和目标函数来实现优化的相当
专业的数学方法,这对于食品领域的科学工作者来说
以下几点:
1)针对不同原料形态各异问题,需分析不同形 是一个巨大的挑战。 在目前压差闪蒸联合干燥的物
状的几何体,并对不同原料建立有意义的有限体积 理和数学模型尚未明确的情况下,如何将动态优化策
单元,分析其热质传递过程机理;同时还应考虑物料 略应用于压差闪蒸联合干燥创新上,还需要更多食品
堆积时的样品热质传递变化规律。 科技工作者的共同努力。
利用现有的工艺条件与产品品质关系的研究成
2)压差闪蒸过程中样品的物理场环境如温度、
湿度、压力等处于不断变化中,模型设定的工艺条件 果,结合动态优化策略,建立干燥关键操作条件与物
料组分、结构及产品品质变化轨迹之间的关系,进一
需要以物理场的实际测量数据作为参考。
3)关于干燥模型和目标函数的数学求解是动 步完善压差闪蒸干燥理论,探索出更为精准、高效、
态干燥策略研究的难点,可参考前人 [60 - 61] 开发的动 个性化的工艺优化策略,将为压差闪蒸联合干燥的
态优化算法方法,即随机搜索法。 该方法与传统的 可持续发展以及相关设备的升级换代起到重要的推
梯度搜索方法相比减少了在局部极小值计算终止的 动作用。
风险。
4)充分分析利用已有的压差闪蒸联合干燥工 参考文献:
艺参数优化、品质过程变化等研究成果,为动态干燥 [1]摇 YAGCI S. Effects of instant controlled pressure drop
姚
优化策略的关键参数确定或实验验证提供参考。 如 process on physical and sensory properties of puffed wheat
Gao 等 [58 - 59] 人对于苹果片过程品质变化的研究即 snack[J]. Journal of the Science of Food and Agricul鄄
ture,2017,97(6):1768 - 1773.
可为动态优化工艺提供实验结果验证。
[2]摇 FAN X, WANG Y, ZOU Z, et al. A review on explosion
4摇 结论与展望 puffing technology for fruits and vegetables [J]. Interna鄄
tional Journal of Food Engineering,2018,4 (4):332 -
压差闪蒸联合干燥已经成为重要的食品干制手 336.
[3]摇 MOUNIR S. Texturing of chicken breast meat as an inno鄄
段并逐步实现产业化,但其工艺研究及其优化策略仍
vative way to intensify drying: use of a coupled washing/
处于经验积累型的实验研究阶段,受设备和原料特性
diffusion CWD phenomenological model to enhance kinet鄄
差异影响较大。 在各种膨化新原料不断涌现和消费 ics and functional properties[J]. Drying Technology, 33
市场的快速变化中,从事压差闪蒸联合干燥研究的国 (11):1369 - 1381.
内外学者和食品工程师们不断受到新工艺、新技术开 [4] 摇 ALLAF T, ALLAF K. Instant controlled pressure drop
发快速响应和设备升级的挑战,主流的响应面优化策 (D. I. C) in food processing [M]. New York: Springer,
2014.
略难以满足食品工业生产日趋数字化、个性化和智能
[5]摇 毕金峰. 食品变温压差膨化联合干燥理论与技术
化发展的技术要求。 如何实现从原料端到产品端干
[M]. 北京:科学出版社,2015.
燥过程的分析建模与过程控制,进而发展出整套的智
BI J F. Theory and technology of instant controlled pres鄄
能控制技术将是食品干燥领域研究人员努力攻克的 sure drop combined drying for food[ M]. Beijing: Sci鄄