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自然脱水即利用太阳和由此产生的热风为热源，将原料置于阳光下暴晒成干，或放在通风良好的室内、凉棚下阴干。此类方法简便易行，无需专门的设备，成本低，节约能源。但不足之处是制品卫生状况较差，产品营养成分损耗量较大，同时加工过程受天气的影响严重，不可控因素多，故难以获得高品质的果蔬干制品。
花卉自然干制技术包括悬挂干燥法、平放干燥法和竖立悬挂干燥法。
（1）悬挂干燥法 将整理好的花卉用细线在枝干中下段扎好，以花穗向下的方式悬挂于避雨、避光、干燥、通风的场所，让花卉自然干燥，观察其干燥后的形态。该方法适用于花朵大、枝干韧性中等的素材，如麦秆菊、千日红等。
（2）平放干燥法 将整理好的花卉平放，以便花朵自然展开，平放于通风、避光、避雨的平台上，待其自然干燥即可。该方法适用于茎秆较软，花穗较重的素材，如尾穗苋、苔藓。
（3）竖立悬挂干燥法 将整理好的花卉插于空标本瓶中，放置在干燥、通风、避光、避雨的平台上，待其自然干燥即可，该方法适用于枝茎较硬的素材。
人工干制是指在人为控制的条件下，使用专门的装置，利用各种能源向果蔬原料提供热源，调节空气的流动方式和状态，促使物料水分快速蒸发、排除的干燥方法。其优点是不受天气条件的限制，干燥迅速，产品质量高，安全卫生；缺点是设备投资大，消耗能源，相对自然干制而言的成本较高。但从发展趋势看，人工脱水将成为果蔬和花卉脱水的主要方法。其中，传统干制技术与现代干制技术差异的关键特征，包括：传统干燥器是稳定的热能输入，新型干燥器能量间歇输入；传统干燥器是恒定的气流，新型干燥器是变化的气流；传统干燥器是热单一输入模式，新型干燥器是热组合输入模式；传统干燥器是单一类型的干燥器——单级，新型干燥器是多级的（每级可以是不同的干燥器类型）；传统干燥器是空气/燃气作为干燥介质，新型干燥器是过热蒸汽作为干燥介质 [ 1 ] 。
下面以热风干燥为例介绍传统干制技术。
（1）概述 热风干燥（hot air drying）主要利用流动的热风对产品进行加热和干燥，适合于固体物料的干燥。热风干燥过程中，热风和相接触的物料产生热湿交换，当干燥介质（热空气）与原料接触后，就被原料所吸收，待原料温度升高到一定程度时，其所含水分就由液态变为气态，随着流动的空气散发出去。在干燥过程中果蔬水分不断地蒸发，是水分外扩散和内扩散作用的结果。热风干燥是人工干燥广泛使用的果蔬干燥方法，目前我国的脱水果蔬加工业中90%都采用这种方法。该干燥方法量大面广，设备较简单，常以烘箱、烘道和烘房的形式实施，吹向多层物料盘的热风将热量传递给物料，使之升温脱湿，达到干燥要求。它具有投资少、成本低、操作简单、维护方便等优点；缺点在于干燥温度高，时间长，干燥后物料品质较差，例如色泽变化大，香味、营养素损失大，质地变硬，复水性差等，对于热敏性的物料，热风处理会大大降低其品质。目前我国较常用的热风干燥设备如隧道式干燥机、筛式干燥机、流化床干燥机等，技术方面都较为成熟；并且这些设备操作简单、成本低廉，但与干燥新技术相比，产品质量较低，经济效益较差。干燥的热源主要有电加热、煤炭加热以及燃气加热。热风干燥过程中，水分蒸发和废气排空等所需的热量为热风干燥装置的主要能耗，而一些附属设备如风机的能耗所占比例很小。热风干燥是一种低能耗的干燥方式，其设备能耗均低于其他干燥设备。
（2）基本原理 在热风干燥过程中，传热和传质同时进行。热能以对流方式传给物料表面，然后再由物料表面传至物料中心；物料内部水分向表面扩散，被激化后由物料表面扩散至气相主体。传热的推动力是温度差，传质的推动力是水的浓度差，或水蒸气的分压差，传热和传质的方向相反，但密切相关。
（3）技术特点
① 干燥机的种类多样，对各种物料的适应性强。热风对流干燥技术的干燥机包括：厢式干燥机、喷雾干燥机、气流干燥机、流化床干燥机和转筒干燥机等多种类型，适用于各种不同形状的物料干燥。
② 热风干燥技术操作简单，易于控制，物料处理量大，设备成本及操作费用较低。热风干燥过程中的主要控制参数为热风温度、风速和相对湿度，这些参数在热风干燥过程中都较易控制。并且此类干燥机都有较长的应用历史，因此不论是对工艺的操作经验，还是对物料干燥性能的理解、认识都是其他干燥方式所无法比拟的。
③ 热风干燥技术中，热风既是载热体又是载湿体，被干燥的物料升温和水分蒸发所需要的热量都由热风提供，同时蒸发出的水分也由热风带走，因此易造成能量利用率低，干制时间长。此外，干燥室内接近热风进口的湿物料干得快，远离进口的物料干得慢，从而导致干燥室内部物料干燥不均匀的现象。降速干燥阶段的干燥时间长，温度过高，对物料（特别对热敏性物料）的品质影响较大。
（4）应用与研究现状 近年来，国内外专家学者对热风干燥技术的应用与研究做了大量的工作。对果蔬方面的研究包括：番茄、栗子、红辣椒、哈密瓜、卷心菜、山楂果、蘑菇片、苹果片、甘蓝等，主要研究热风加工技术参数对果蔬品质、营养物质以及物料收缩和复水比等指标的影响，并得到了最优加工条件。由于热风干燥的产品特别是果蔬产品的品质不高，其发展趋势是与其他干燥技术组合，联合干燥。如各种联合干燥模式：热风与微波组合、热风与真空微波组合、热风与红外或辐射组合、热风与冷冻干燥组合等。
（1）概述 真空冷冻干燥（vacuum freeze-drying）技术，是冷冻技术与真空技术相结合的干燥脱水技术。该技术采用了低温低压下的传热传质机理，是将含湿物料预冻至共晶点以下的温度，使物料内部水分全部冻结成冰晶，随后在真空条件下使物料内部的水分直接由冰晶状态升华成水蒸气状态而从物料中升华逸出，并需要不断补充升华所需的热量，整个干燥过程分为升华干燥和解吸干燥两个阶段。物料经冷冻干燥后，仅仅是水分的升华，而其他物质则留在冻结时的冰架中，因此冻干制品体积变化比较小，并且疏松多孔。
（2）基本原理 根据冰、水、水蒸气的压力和温度变化关系可构成水的状态图，如图3-4所示。 OC 线表示水的蒸气压曲线，蒸气压随温度升高而增大； OA 线表示冰的熔点与压力的关系曲线，压力增加而冰点下降；当压力降低到某一值时，沸点即与冰点相重合，固态冰可不经液态而直接变为气态，这时的压力称为三相点压力，相应的温度称为三相点温度。图3-4中 O 点就是水的三相压力点，亦即冰、水、气的平衡点，在此温度和压力时，冰、水、气共存，温度为0.01℃，压力为4.6mmHg。 OB 线表示冰的蒸气压曲线，冰的蒸气压随温度的升高而增大；同样， OA 线是冰、水共存线， OB 是冰、气共存线，OC线是水、气共存线。由图3-4可看出，当压力低于4.6mmHg时，不论温度如何变化，水的液态不能存在，而只有固态和气态这两种形态 [ 7 ] 。
图3-4 纯水的三相平衡图 [ 7 ]
① 物料的预处理与制备。在对果蔬冷冻干燥之前，必须对其进行必要的物理、化学处理，包括清洗、分级、切片、漂烫、杀菌、浓缩等。对于不同物料，预处理内容也有所不同。在果蔬冷冻干燥时，一般不加添加剂。
② 物料冷却固化过程。将物料充分冷却，不仅使物料中的自由水完全冻结成冰，还要使其他部分也完全固化，形成固态的非晶体，通常将此过程称为冻结过程。
③ 升华干燥过程。物料中的水可以分为自由水和结合水两类，自由水在低温下可被冻结成冰，而结合水在低温下不可被冻结。升华干燥是指在低温下对物料加热，使其中被冻结成冰的自由水直接升华成水蒸气的过程。升华干燥过程中必须满足两个基本条件：一是升华产生的水蒸气必须不断地从升华表面被移走；二是必须不断地给物料提供升华所需要的热量。
④ 解吸干燥过程。指在较高温度下使物料中被吸附的结合水解吸，变成“自由”的液态水，再吸热蒸发成水蒸气的过程。经二次干燥后，冻干后物料的剩余水分含量一般应在5%左右。
⑤ 封装和贮存。已干制品应在真空或者充惰性气体的条件下密封包装，以利于长时间存储，在室温下一般可保存2年以上。
（3）技术特点 真空冷冻干燥技术已广泛应用于食品工业，特别适用于生物制药领域。
① 物料在低温下干燥，热敏性物料在干燥中不会变性，物料的物理、化学、生物学特性能够最大限度地保存。对果蔬产品而言，可以保留其色泽、营养、味道和香味。同样，对于鲜花来说，避免了热敏性反应和氧化反应，使鲜花的色泽和成分基本上保持不变。
② 复水性好，能很快地吸水还原成干燥前的鲜活状态。
③ 真空冷冻干燥后，物料能够保留原物质的结构和外观形态，不易收缩和龟裂。对鲜花而言，水分升华后，固体骨架基本保持不变，干燥后花不失原有的固体结构和状态，不易发生皱缩。
④ 脱水彻底，保存期长，贮存、运输、销售方便。
（4）冷冻干燥系统设备 冷冻干燥系统主要由干燥箱（或称冻干箱）、冷阱、制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统等组成，如图3-5所示。
图3-5 冷冻干燥系统组成示意图 [ 8 ]
冻干箱内设有物料承载装置和加热系统，是物料进行干燥的场所。冷冻干燥有热传导、热辐射、微波三种加热方式。实际生产应用的常规冷冻干燥机，其冻干箱有两种配置方式：①箱内设有多层的金属搁板，物料可以放置在搁板上，以传导的方式对物料进行加热，该配置方式的冻干机常用于医药冻干领域；②物料用托架承载悬空置于上下搁板间，以热辐射的方式对物料加热。搁板中可以装置电加热器，也可以装有载热剂，载热剂经常使用水、蒸汽、矿物油、有机溶剂等，该配置方式的冻干机常用于食品干燥领域。物料的冷却固化过程，可以在冻干箱内进行，此时搁板内装有载冷剂，通过制冷系统进行降温。物料冻结过程也可以在冻干箱外进行，利用独立的冷冻设备将物料冷却固化，然后再放入冻干箱内进行冷冻干燥。
冷阱是冷冻干燥系统中十分重要的部件，其作用是在真空系统中提供一个低温环境，将干燥过程中逸出的水蒸气凝结成固态的霜，是水蒸气的冷凝器。真空系统的主要功能是抽走“非凝性”气体，既包括由外界大气漏入干燥箱的空气，也包括物料中逸出的空气或其他“非凝性”气体。
冷冻干燥的控制系统一般具有的功能包括：能根据不同的产品设定或修改冻干工艺参数；通过控制加热系统，使加热搁板温度跟踪设定的温度参数；通过控制制冷系统，使冷阱温度跟踪设定的冷阱温度参数；通过控制真空系统，使干燥仓压力跟踪设定的干燥仓压力参数；能够进行故障报警及处理，显示有关数据 [ 8 ] 。
（5）应用与研究现状
① 果蔬干制方面的应用。食品冷冻干燥源于20世纪30年代，至20世纪70年代，冷冻干燥技术的研究已取得重大进展，研究成果及专利不断出现，冻干装备逐步完善。随着生产规模的扩大，冷冻干燥技术在工业化、实用化方面有了很大进步。但由于真空冷冻干燥能耗大、产品成本高，冷冻干燥产品脱离了当时的消费观念和消费水平，这些工厂不久即陷入困境，冷冻干燥技术的发展一度陷入低谷。近三十年来，食品冻干技术在日、美、西欧发展迅速，技术设备、工艺日趋成熟和完善，食品冷冻干燥已向自动化、大型化、工业化方向发展，整个生产过程可由电脑全自动控制。
与发达国家相比，我国真空冷冻干燥技术的发展历史较短。真空冷冻干燥在我国果蔬加工行业还处于初级阶段，大多数生产真空冷冻干燥产品的企业规模小，生产能力低，经济效益不高。国内生产的设备很难满足生产要求，因此需要进口大量设备，大大提高了生产成本，这是真空冷冻干燥产品在推广过程中的最大问题。20世纪50年代引进了真空冷冻干燥技术，当时主要用于医药生产及生物制品。至20世纪60年代，出于战略的需要在北京、上海、天津建立了冷冻干燥食品基地。近十年来，随着国际上冻干技术和我国经济建设的快速发展，以及人民生活水平的不断提高，真空冷冻干燥技术在我国也重获生机。
目前，国际国内市场对冷冻干燥食品的需求量越来越大，生产的果蔬产品主要有大蒜、胡萝卜、马铃薯、食用菌等20多个品种，产品主要用于特殊部门和出口，投入国内市场很少，家庭消费基本空白。我国建立的冷冻干燥生产企业缺乏冷冻干燥工艺技术的支持，质量控制环节薄弱，生产和发展带有盲目性。冷冻干燥技术作为农产品加工领域的高新技术，若在特色农产品加工中充分应用，对提高农产品档次和国际竞争力，增加农产品附加值和出口创汇，以及对农业产业结构调整、发展农村经济、增加农民收入都有着重要的现实意义 [ 7 ] 。
② 花卉干燥方面的应用。真空冷冻干燥技术干燥花卉是一种全新的干花制作技术，干燥花有别于食品和药品，干燥指标主要是花卉的形状和色泽，因此不能够完全采用食品和药品的干燥工艺，而需要针对花卉的不同生物学特性及干花的商品要求进行干燥工艺的研究和改进。真空冷冻干燥技术已应用于干燥月季、文竹、牡丹、兰花、玫瑰、康乃馨等 [ 4 ] 。
（1）概述与基本原理 微波是波长在1～1000mm之间、频率在0.3～300GHz的具有穿透性的一种电磁波，可产生高频电磁场。在工业加热上允许使用两个频率：915MHz和2450MHz。微波干燥（microwave drying）物料时，是利用发生在分子和原子水平的极化作用。在交变电磁场的作用下，物料内的极性分子从原来的随机分布状态，转向依照电场的极性排列取向，由于分子间的摩擦挤压作用，使物料迅速发热。当暴露在交变电磁场中时，物料吸收的微波能为：
（3-3）
式中 f ——电磁场的频率；
E ——电压；
d ——电极间的距离；
ε '——物料的介电常数；
tg δ ——损耗正切；
P ——单位体积内物料吸收的微波功率 [ 9 ] 。
由于物料中液态水介电常数大，水优先受热蒸发，此时大量吸收微波能并转变为热能，使物料温度不断升高，且透入物料内部的微波对物料进行整体加热，也就是内外同时加热，避免了“外焦，内生”现象的发生，进而得到更佳的干燥效果。此外，微波加热过程中，水蒸气从内部向外迅速逸出，这种水蒸气的向外流出也可帮助阻止物料组织结构收缩现象，因此，微波干燥的产品具有更好的复水性。
微波干燥的技术路线如下：
果蔬→洗涤→去皮去核、切片→护色→热烫→甩水→微波干制→回软→成品→包装。
（2）技术特点
① 微波干燥具有许多优点：能量在物料中迅速分散，能量利用率高；可使物料蓬松，减小水溶性成分转移；容易与其他干燥技术联合使用，可与真空处理相结合降低产品温度。
② 微波干燥也存在许多缺点：如物料受热不均匀，产品边缘和角落温度过高可能导致不可逆的过热，导致产品质量下降；需要通过控制能量输入来控制质量传递，因为传质太快可能会引起物料组织“蓬松”破坏；微波设备复杂，操作费用高，昂贵的磁控管需要频繁更换，且单位耗能高等，限制了微波干燥工业化应用及推广。
（3）应用及研究现状 微波干燥技术在国外已有大量应用，在我国也有近三十年的发展，各个行业都在推广这项技术。由于水具有快速吸收微波能的介电性质，微波干燥更适用于高含水率的产品。目前，已经报道的应用微波干燥的果蔬产品主要有：苹果、草莓、猕猴桃、大豆、蘑菇、胡萝卜、绿色蔬菜等。研究主要集中在微波干燥方法、影响微波干燥的因素、微波干燥对果蔬质量的影响和微波干燥的特性等方面。为了缩短干燥时间、提高终产品质量、降低成本，微波干燥常与其他干燥方法（如真空干燥、热风干燥、冷冻干燥和渗透干燥等）联合使用 [ 9 ] 。如在微波干燥和真空干燥的基础上发展起来的微波真空干燥（microwave-vacuum drying），它继承了微波干燥速度快、真空干燥温度低的优点，其结构如图3-6所示 [ 10 ] 。微波干燥技术的关键是微波设备的良好运行。国内的设备在整体运行的可靠性、自动控制水平、机电一体化、生产配套能力等方面与国外设备还有一定差距，这对微波干燥技术的推广造成了影响，是目前急需解决的问题。
图3-6 微波真空干燥设备示意图 [ 10 ]
在微波干燥花卉方面，由于干燥时间极短、设备简单，微波干燥在平面压花材料的制备中备受瞩目，很快成为平面压花材料制备的首选干燥方法。
（1）概述 红外干燥方式分为燃气红外干燥和电热红外干燥两种，其红外辐射热量可直接抵达果蔬内部，不需要传热介质，且可对物料局部实施加热，因此脱水效率较高、能耗较低。物料干燥原理是水分从物料内部向表面扩散，然后从物料表面扩散到周围环境中。红外线是一种波长在0.75～1000μm的电磁波，当辐射在果蔬上的电磁波频率与物料自身分子的振动频率相一致时，就会产生共振并伴随能量转化，使得物料内外同时加热，有利于物料水分的外溢。根据波长的不同，红外辐射分为近红外辐射、中红外辐射和远红外辐射，其中远红外波长为4～1000μm。图3-7为果蔬干燥的中短波红外干燥箱 [ 11 ] 。
图3-7 中短波红外干燥箱 [ 11 ]
1—物料托盘；2—风速调节旋钮；3—触摸屏开关；4—风机开关；5—电源控制箱；6—触摸屏；7—温度传感器；8—回风管道；9—离心风机；10—进风管道；11—红外加热管；12—喷嘴；13—进风口；14—出风口
（2）基本原理 通常红外辐射只能穿透湿孔物料表层，并且之间的传递机制依赖于含水量，在干燥过程中，果蔬的辐射特性会发生变化，其反射和吸收的辐射能随着含水量的减少而降低。透过水分的红外辐射波主要集中在短波区域，而长波只被表层吸收，因此远红外对薄层果蔬加热效率比较高，而厚一点的果蔬用短波加热效果较好。但由于短波加热温度高，容易在果蔬干燥过程中造成变色和质量下降，所以温度的控制非常重要。一般在加热过程中把温度控制在150～220℃，对应的波长峰值在9.6～0.75μm之间。所以，对红外加热农产品的研究都集中在中红外和远红外区域进行。
果蔬在红外辐射加热中营养成分变化较小，因此能够保证干制品具有良好的品质。果蔬对不同波长的红外线吸收能力不同，只有果蔬的吸收光谱与红外元件的辐射光谱匹配得恰到好处，才能够得到果蔬较好的干燥品质，且最大限度地降低能源消耗。
（3）技术特点 红外辐射果蔬干燥传热效率高、负面影响小、物料不易热分解，主要原因是：红外线具有较强的穿透性，能够对被干燥果蔬内外同时加热；果蔬水分迁移方向与温度梯度方向一致，加速了水分的扩散；红外辐射能与果蔬内部分子摩擦振动，有利于水分移动与外迁。由于红外辐射穿透层含水率与果蔬内部各层的含水率有所差异，故果蔬薄层干燥更易发挥红外干燥优势。此外，果蔬红外辐射传热传质过程极为复杂，一般通过分析试验数据来建立数学模型的方法，研究物料内部的水分迁移规律，深入了解红外干燥机理，以探索各种干燥方式条件下的最佳干燥工艺流程和最优工艺参数。红外干燥与传统干燥技术相比有许多优点，如干燥时间短，能耗少，可得到更好的产品质量等，并且红外干燥不需要加热介质，增加了热传导的效率。
然而红外辐射穿透能力弱是其存在的缺陷。红外辐射的穿透能力与红外线波长有关，波长越短穿透能力越强。较多学者利用间歇式红外干燥方式对物料进行干燥处理，能够得到较高质量的产品，同时也可有效地避免红外辐射穿透能力弱的缺陷，这为红外技术用于较厚物料的干燥提供了较好的方法。此外，红外干燥工业应用过程中，还存在干燥不均匀，干燥后期干燥速率降低，干燥终点难确定等问题，以及产品局部温度过高，将导致部分产品烧焦，产品质量下降。
（4）研究及应用现状 果蔬红外干燥的研究以干燥动力学研究居多，影响因素主要包括2个方面：一是物料本身特性，包括结构特性、生物特性、理化特性及热物理特性等内在因素；二是供热条件，包括供热参数与供热方式等外在因素，供热参数又包括辐射加热温度、加热功率、干球及湿球温度、气流方向与速度等，供热方式又包括恒条件供热和变条件供热，快速升温或慢速升温，以及恒温时间、降温方式等。综合内在因素与外在因素，研究水在物料内部迁移或扩散过程受到哪些阻力，这些阻力又与物料的结构及吸取外界的能量有何关系，即研究湿物料的传热、传质特性。
通过分析国内外远红外干燥果蔬的应用现状，发现利用远红外干燥果蔬的技术当前都是处在不同的摸索阶段。因此，针对不同的果蔬种类，采用不同的干燥方法进行研究，在很大程度上仍需要探索远红外加热技术，来更好地优化果蔬的脱水干燥过程。将红外辐射加热与其他技术联合进行干燥时，红外穿透物料而获得较多的动能，能缩短果蔬的干燥时间，并在一定程度上可提高干制品品质，这为果蔬产业可持续、多元化、健康和创新发展提供了新的解决路径。高效、可连续性进料和出料的智能控制技术，及装备研发是果蔬红外联合干燥未来发展的方向。
（1）概述 喷雾干燥是将原料液用雾化器分散成雾滴，并用热空气（或其他气体）与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程。一般喷雾干燥包括四个阶段：料液雾化；雾滴与热干燥介质接触混合；雾滴的蒸发干燥；干燥产品与干燥介质分离。
原料液可以是溶液、乳浊液或悬浮液，也可以是熔融液或膏状物。干燥产品可以根据需要，制成粉状、颗粒状、空心球或团粒状。图3-8是典型的喷雾干燥机结构示意图。
图3-8 喷雾干燥机结构示意图 [ 12 ]
（2）基本原理 喷雾干燥时，经历恒速（第一干燥阶段）和降速（第二干燥阶段）两个阶段。雾滴与空气接触，热量由空气经过雾滴四周的界面层（即饱和蒸汽膜）传递给雾滴，使雾滴中的水分汽化，水分通过界面层进入到空气中，这是热量传递和质量传递同时发生的过程。此外，雾滴离开雾化器时的速度要比周围空气的速度大得多，因此，二者之间还存在动量传递。雾滴表面温度相当于空气的湿球温度。在第一阶段，雾滴有足够的水分可以补充表面水分损失。只要从雾滴内部扩散到表面的水分可以充分保持表面润湿状态，蒸发就以恒速进行。当雾滴的水分达到临界点以后，雾滴表面形成干壳。干壳的厚度随着时间而增大，蒸发速度也逐渐降低 [ 12 ] 。
（3）技术特点
① 喷雾干燥在众多干燥技术中占有重要位置，是因为它有着诸多优点。
a.瞬间干燥。由于雾滴群的表面积/体积比很大，物料干燥所需的时间很短，当干燥时间5～35s左右时，已蒸发掉90%～95%的水分。
b.物料本身不承受高温。虽然喷雾干燥的热风温度比较高，但在接触雾滴时，大部分热量都用于水分的蒸发，所以尾气温度并不高（大多数尾气温度都在70～110℃之间），物料温度也不会超过周围热空气的湿球温度，对于一些热敏性物料也能保证其产品质量。
c.产品质量好。如果对产品有特殊需要，还可以在干燥的同时制成微粒产品，即所谓的喷雾造粒。能够提高分散性、流动性和溶解性，还具有防尘作用，如果芯材和壁材选择得当，在干燥的同时能制成微胶囊，保证被干燥物料原有的风味和特色，还能提高贮存性能。
d.减少公害，保护环境。对于一些可能产生公害物料的干燥，可以在封闭的系统中进行干燥，在干燥的同时可将有霉、有味、污染性物质焚烧掉，防止污染环境。
e.调节方便。该技术可以在较大范围内改变操作条件以控制产品的质量指标，如粒度分布、湿含量、生物活性、溶解性、色、香、味等。
② 喷雾干燥和其他干燥技术相比，也存在一些缺点。
a.设备费用很高。
b.当干燥介质入口温度低于150℃时，干燥器的容积传热系数较低，所有设备的体积比较庞大。
c.低温操作的热利用率较低，干燥介质消耗量大，因此，动力消耗也大。
d.产品在干燥室内的沉积能导致产品质量下降，有起火或爆炸的危险。
（4）应用及研究现状 喷雾干燥技术经常被用于果蔬粉的生产加工中，由于细小的雾滴与热空气接触迅速被干燥，颗粒在干燥室停留的时间最多为几秒钟，从而避免了营养成分与热空气接触时间过长而引起的热损失。喷雾干燥法加工成的果蔬粉，基本上保持了原料的色泽和风味，其主要营养物质损失小，粉体均匀、细腻，流动性及冲调性极佳，并且生产成本较低。目前我国已经利用国外引进的喷雾干燥生产线，规模化生产番茄粉、柑橘粉、红枣粉、山楂粉、枸杞粉、枸杞沙棘复合粉、番木瓜粉、胡萝卜粉等产品。此外，喷雾干燥技术目前越来越多地运用到微胶囊的制备中。由于喷雾干燥制备微胶囊是一个物理过程，它对设备的要求比较低，工艺参数可控，操作起来非常简便。对于固态或液态药物的微胶囊化，通过喷雾干燥技术，颗粒尺寸可以被非常容易地更改到适合调试的可控释放的形态，并得到理想的粉末性能。
（1）概述 太阳能干燥是利用太阳辐射能及太阳能干燥装置所进行的干燥作业。太阳能是一种数量巨大、用之不竭、没有污染的自然环保能源。在今天面对能源紧缺、环境污染之际，世界各国重新认识到太阳能是21世纪最重要的新能源。太阳能是我国西部得天独厚的优势资源，非常适合太阳能应用，加快在这方面的研究开发力度，可将资源优势转化为产业优势。
（2）太阳能干燥设备 太阳能干燥装置有多种形式，以太阳能的收集方式，可将太阳能干燥装置主要归纳为三种类型：温室型、集热器型和集热-温室型。
① 温室型。温室型干燥器的结构与栽培农作物的温室相似，通过透明盖板（玻璃）的温室效应来捕捉太阳能，一般采用自然通风，也可装风机强制通风。这种装置干燥农产品是直接吸收太阳能辐射，温室内的空气被加热升温，农产品脱去水分，达到干燥的目的。由于温室型干燥装置空间体积大，周边热损大，保温性能不好，温度一般较低，温室型干燥器如果通风不好，将直接影响干燥效果。
这种干燥器由于结构简单，造价低廉，在山西、河北、北京、广东等地的农村很快发展了起来。山西省稷山、大同等地，利用温室型太阳能干燥对红枣、黄花菜、辣椒、棉花等农产品进行干燥试验，成功使这些农产品干燥到安全贮存的湿度，而且干燥效率较高，产品质量好。
② 集热器型。集热器型干燥器是太阳能空气集热器与干燥室组合而成的干燥装置，这种干燥系统采用空气集热器替代常规能源预热空气。新鲜空气首先经过空气集热器被加热至60～70℃，然后通入干燥室，并以对流干燥的方式使物料蒸发脱水，达到干燥的目的。这种干燥器容易与常规能源相结合，也可以添加废气回流设施，实现连续干燥。图3-9为一种隧道式太阳能温室干燥器，主要结构为两部分：一是空气集热室，二是烘干室 [ 13 ] 。
图3-9 隧道式太阳能温室干燥器结构截面图 [ 13 ]
干燥器一般设计为主动式，用风机鼓风以增强对流传热效果，这种干燥器有以下优点：可以根据物料的干燥特性调节热风的温度；物料在干燥室内分层放置，单位面积能容纳的物料多；强化对流传热，干燥效果更好；适合不能受阳光直接暴晒的物料干燥，如一些中药材等。中科院广州能源研究所设计的集热器型干燥器，与蒸汽热能相结合，用于干燥腐竹、凉果、荔枝、蔬菜等果副食品，不但解决了当地果副食品精加工问题，而且还促进了荔枝、龙眼、蔬菜等农副产品种植业的发展。
③ 集热-温室型。对于干燥含水率较高的物料，温室型干燥器所获得的能量不足以在较短时间内使物料干燥至安全含水率以下。为增加能量以保证被干物料的质量，在温室外增加一部分集热器，就组成了集热器-温室型太阳能干燥装置。物料一方面直接吸收透过玻璃盖层的太阳辐射，另一方面又受到来自空气集热器的热风冲刷，物料以辐射和对流换热方式被加热。集热-温室型干燥装置适用于全年气温较高的南方和北方地区下半年使用。
（3）技术特点
① 太阳能干燥是农产品干燥的理想方式之一，它具有以下优势。
a.节能环保。干燥过程的能耗相当可观，据有关资料报道，用于干燥产生的能耗占国民经济总能耗的5%～10%，太阳能干燥中由于太阳辐射转变为热能，直接减少了常规能源的消耗。
b.缩短干燥周期。采用太阳能烘房干燥腊肠的周期在44～45h，可缩短干燥周期三分之一。
c.提高产品质量。采用传统摊晒法，产品易受昆虫、老鼠的叮咬和灰尘的污染，卫生条件差；而太阳能清洁、无污染，还具有一定杀虫灭菌效果。由于一般温度都在45～65℃，使得产品口感和色泽品质都较好，可有效地保持原料的质量品质。
d.投资回收期短。根据我国各地实践，太阳能干燥装置的投资回收期一般为2～3年。
② 太阳能干燥技术也有一定的局限性。
a.太阳能是间歇性能源，能源密度低，不连续，不稳定。
b.简易太阳能干燥装置投资少，但是热容小，热效率低；而大中型装置及与其他能源联合的系统，如复合式太阳能、太阳能-热泵、太阳能-炉气等形式，使干燥的总投资增加。
c.低成本有效贮能材料及其贮能形式效果不理想，且占地面积大。
（4）应用及研究现状 利用太阳能干燥技术的研究和推广应用工作，已在世界上许多国家展开，研究工作主要在发达国家如美国、英国、法国、德国、加拿大、澳大利亚、新西兰和日本等国。早在20世纪七八十年代，美国等发达国家就在本国和一些发展中国家建立了不同规模的太阳能干燥试验装置，初期以小型为主，也有较大规模的太阳能干燥系统。1978年投入运行的美国加州太阳能葡萄干燥器，是世界上最大的太阳能干燥器，集热器面积达1952m 2 ，每天可干燥6～7t葡萄。在印度、泰国、印度尼西亚等国有小批量的商业性应用，然而在欧洲商业性的太阳能干燥室则较少 [ 3 ] 。在我国，由于一开始对太阳能干燥的规律和机理缺乏系统的基础性研究，建造的太阳能干燥装置有一定的盲目性，系统设计不够合理，实验装置存在低水平重复现象。后来得到国家有关科研单位的重视，我国太阳能干燥的研究和应用在“七五”期间达到了它的鼎盛时期，无论是理论还是应用方面都取得了较多成果，在国际上也有一定的地位。
（1）概述 气体射流冲击干燥技术是一种新的干燥技术。由喷雾喷出的具有极高速度的气体直接冲击到需干燥物料的表面，因气流与物料表面之间产生非常薄的边界层，所以换热系数比一般热风换热要高出几倍甚至一个数量级。气体射流冲击干燥技术现已被成功应用于纸张和纺织物等的干燥中，也被用于果蔬的干燥加工，并取得了十分显著的效果 [ 14 ] 。
图3-10是气体射流冲击干燥装置图，主要由气体射流冲击主体装置（射流冲击回风管道、离心风机、电加热管、进风管道、气流分配室、干燥室等）以及温湿度控制和采集系统两部分组成。
图3-10 气体射流冲击干燥试验装置 [ 14 ]
1—物料托盘；2—物料；3—干燥室；4—湿度传感器；5—气流分配室；6—进风管道；7—电加热管；8—离心风机；9—回风管道；10—温度传感器；11—温度风速控制器
（2）基本原理 气体射流冲击干燥技术是将具有一定压力的加热气体，经一定形状的喷嘴喷出，并直接冲击物料表面的一种干燥新方法。由于喷雾距离物料的距离较近，气体在冲击物料时，气流与物料表面之间形成非常薄的边界层，因此具有较高的传热系数。气体射流冲击干燥技术喷嘴产生的高速气流可以产生一个空气床，使产品处于悬浮状态，从而形成一个虚拟的颗粒流化床。颗粒状产品将获得更高的干燥速率，并且水分含量分布均匀，通过提高干燥空气温度可以显著提高干燥速率。气体属低质量的流体，用它作为介质来加工物料，可使气体以较高的速度冲刷物料表面，尤其是对不规则形体的物料，可扩大物料的加热面，从理论上避免了辐射式烤箱热源对物料辐射能量传递不均和局部过热的矛盾。因此，该技术可适用于多种形状的物料，并可使物料在较短的时间内获得足够的热量而脱水 [ 2 ] 。
（3）技术特点 气体射流冲击干燥装置的特点包括：高含水率食品物料干燥后均匀一致；能够改善产品品质；干燥速度快；传热系数和热效率高；可处理柔软物料；无筛孔堵塞问题；结构紧凑，节能，对环境污染小。
（4）应用及研究现状 气体射流冲击干燥装置可用于粉状、胶体、片状、叶状、条状、颗粒状等形态的物料干燥及烘焙领域的食品加工。其加热与烘烤速度比传统红外加热快近一倍，而且烘焙后的食品色泽、水分一致。在国外的食品工业中，气体射流冲击干燥技术被用在焙烤和烹饪中，产品有玉米粉圆饼、马铃薯、比萨饼、饼干、面包和蛋糕等，这些产品比在对流烤箱中焙烤得更快、更均匀。这项技术也已经应用在了果蔬干燥加工中，比如胡萝卜、葡萄、杏子、哈密瓜、圣女果、辣椒等物料的干燥。
（1）概述 果蔬粉的生产在我国刚刚起步，是果品蔬菜加工的一个很好的途径。传统工艺是将果蔬原料先干燥脱水，再进一步粉碎；或先打浆，均质后再进行喷雾干燥，但此种工艺原料的利用率较低、成本高。粉碎和干燥是果蔬粉加工过程中两个重要的工艺环节，目前，粉碎工艺正朝着超微粉碎的方向发展，而低温干燥则是干燥工艺的发展趋势。
目前市面上的各种果蔬粉基本上是粗加工粉和喷雾干燥制粉。一是传统的果蔬粉不仅品种少，而且远未达到植物生物体基本组织——细胞级的粉碎和纤维束的断离，粉颗粒大，使用时不方便，食用中营养成分不能有效析出和吸收；二是制粉时物料的温度过高，加工后的果蔬粉营养成分损失高，色、香、味差异大，废渣多，甚至产生焦煳味。用于果蔬粉加工的干燥技术主要有喷雾干燥、热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥、变温压差膨化干燥及超微粉碎技术等。
由于上面已经介绍了果蔬的干燥技术，这部分主要阐述制粉技术。微粒化技术有化学法和机械法两种。化学法能够得到微米级、亚微米级甚至纳米级的粉体，但产量低、加工成本高、应用范围窄；机械粉碎法成本低、产量大，是制备超微粉体的主要手段，现已大规模应用于工业生产。机械法超微粉碎可分为干法粉碎（即将果蔬块干燥后再经粉碎制粉）和湿法粉碎（即先将果蔬打浆后再经干燥制粉）。根据粉碎过程中产生粉碎力的原理不同，干法粉碎有气流式、高频振动式、旋转球（棒）磨式、锤击式和自磨式等几种形式；湿法粉碎主要利用胶磨机（也称胶体磨）和均质机。
干法粉碎工艺干燥时间较长，成品含水量较高；而湿法粉碎工艺则可以有效缩短干燥时间，降低产品的含水量，并且可以通过添加护色剂、助干剂等添加剂提高产品的品质。经超微粉碎的果蔬粉在人体内吸收较快，湿法超微粉碎由于介质的黏度大，颗粒运动阻力大，在胶体磨等粉碎设备中可获得较细的产品。胶体磨主要由一固定表面和一旋转表面所组成。两表面间有可以微调的间隙（50～150μm），当物料通过间隙时，由于转动体高速旋转（3000～15000r/min），在固定体和转动体之间产生很大的速度梯度，使物料受到强烈的剪切从而产生破碎分散的作用，胶体磨能使成品粒度达到2～50μm，从而达到超微粉碎的目的。
值得强调的是，超微粉碎是利用机械或流体动力的方法，克服固体内部凝聚力使之破碎，从而将3mm以上的物料颗粒粉碎到10～25μm以下的过程。食品超微粉碎技术是食品加工业一种新的手段，对于传统工艺的改进、新产品的开发必将带来巨大的推动力。超微细粉末是超微粉碎的最终产品，具有一般颗粒所没有的特殊理化性质，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化学反应活性等。果蔬干燥后再经过超微粉碎，颗粒可以达到微米级大小，由于颗粒的超微细化，具有显著的优点：一是果蔬粉的分散性、水溶性、吸附性、亲和性等物理性能提高了，使用时更方便；二是营养成分更容易消化，口感更好；三是利用了果蔬中的膳食纤维，实现果蔬的全效利用，将果品皮核等一并超细粉碎，可配制和深加工成各种功能食品，开发新食品材料，提高了资源利用率，符合当今食品加工业“高效、优质、环保”的发展方向。
（2）技术特点 果蔬制粉产品具有多项独特的优点。
① 贮藏稳定性好。果蔬粉水分含量一般低于7%，既可以有效抑制微生物的繁殖，又可以降低果蔬体内酶的活性，从而利于贮藏，延长保质期。
② 运输成本低。果蔬干燥制粉后体积减小，质量减轻，节约了包装材料，同时也大大降低了运输费用。
③ 实现高效综合利用。果蔬制粉对原料的大小、形状等都没有要求，甚至部分果蔬的皮和核也可以得到有效的利用；同时可对加工中产生的大量富含活性因子的废弃物进行制粉加工，大大提高了果蔬原料利用率。
④ 营养丰富。加工后的果蔬粉基本保持原有果蔬的营养成分及风味，且使一些营养和功能组分更利于消化吸收，是一种良好的全营养深加工产品。
⑤ 满足特殊消费需求。果蔬粉可作为新鲜果蔬的替代品用于一些特殊消费人群，如满足婴幼儿、老年人、病人、地质勘探人员和航天航海人员等特殊人群需要。
⑥ 丰富产品种类。果蔬粉可以复配成多功能营养粉，生产营养咀嚼片或作为配料添加到其他食品中，不仅丰富了产品种类，还改善了食品的色泽、风味和营养 [ 15 ] 。
（3）应用及研究现状 果蔬粉能够应用到食品加工的各个领域，提高产品的营养价值，改善产品的色泽和风味，丰富产品的品种，可以添加于面食制品、糖果制品、肉制品、乳制品、焙烤制品、膨化食品、婴幼儿食品、固体饮料、调味品和方便面等食品中。果蔬粉制作固体饮料，可保持新鲜果蔬的风味；水果粉经调配、发酵、勾兑、过滤等工艺，可制成果酒和果醋；果蔬粉还可以添加于糖果、糕点、饼干、面包等诸多食品中；果蔬粉添加于老年和婴幼儿食品中，可以补充维生素和膳食纤维，均衡膳食。此外，某些果蔬还含有药用成分，可以通过生化途经从中提取有价值的副产品。
发达国家很重视果蔬加工业，其加工技术与设备日趋高新化、经营产业化、资源利用合理化，产品标准体系与质量控制体系更加完善。果蔬粉作为果蔬的一种重要加工形式，在国外已经有了很大的发展。国际上，果蔬粉加工正朝着低温和超微粉碎的方向发展，并且充分利用了果蔬的根、茎、叶、皮、核等，实现了果蔬的全效利用；而且使果蔬粉的分散性、水溶性、吸附性、亲和性等物理性能提高，使用更方便，营养成分更容易消化吸收，口感更好，很好地利用了果蔬中的膳食纤维。
由于我国果蔬加工业起步较晚，产后减损增值工程技术研发以及产业化发展严重滞后，且粗加工产品多而附加值低，始终制约着我国果蔬加工业和农业的整体发展。国内果蔬粉的生产刚刚起步，果蔬粉加工企业的生产条件简单，已开发生产的果蔬粉品种较少，产品粗糙、风味较差，而且果蔬粉颗粒较大，食用时影响口感。果蔬粉的加工大多是采用热风干燥后粉碎的方法，制粉时由于物料的温度过高，破坏了产品的营养成分、色泽和风味。此外，部分果蔬粉是采用喷雾干燥而得，该工艺出粉率低，使得价位偏高，市场应用受限。
（4）果蔬粉贮藏稳定性 果蔬粉贮藏过程中易发生吸湿、结块等问题，这给果蔬粉加工、贮藏技术提出了更高的要求。水分活度是食品加工和贮藏过程中重要的控制参数之一，吸附等温线是预测食品货架期、计算食品水分变化、选择包装材料的重要依据。单分子层水是固态食品贮藏的另一重要参数，它是水分子和食品成分中的羧基和氨基等基团通过水-离子或者水-偶极作用牢固结合的第一分子层的水。这种水不能作为溶剂，不能冻结，不能被微生物利用，且对固态食品没有明显的增塑作用，因此食品行业经常将单分子层含水率作为固态食品贮藏时的安全含水率，单分子层含水率一般介于0.04～0.11g/g之间。但是，后来有研究者发现不同溶质所控制的同一水分活度条件下，对微生物生长的影响往往不同，如对诺氏梭菌来说，采用氯化钠或葡萄糖控制水分活度，在水分活度等于0.95时细菌停止生长；然而，采用甘油控制水分活度，在水分活度为0.935时细菌才停止生长。由此可见，在实际贮藏时，单独采用水分活度概念来衡量食品贮藏稳定性有一定局限性。
因此，后来提出了玻璃化转变温度的概念，来弥补水分活度作为贮藏稳定性衡量标准的缺陷。玻璃化转变温度的概念最早应用于材料学，20世纪80年代，Levine和Slade等科学家提出了“食品聚合物科学”理论，将玻璃化转变引入食品领域。根据非晶态无定形聚合物的力学性质随温度变化的特征，可以把它按温度区域的不同分为三种力学状态：玻璃态、高弹态（又称为橡胶态）和黏流态。玻璃态与橡胶态之间的转变称为玻璃化转变，对应的转变温度即为玻璃化转变温度 T g ，而橡胶态与黏流态之间的转变温度称为黏流温度，用 T f 表示。当食品在玻璃化转变温度以下贮藏时，体系的分子扩散速率较小。相反，当贮藏温度大于玻璃化转变温度时，体系处于橡胶态，一些分子的流动性增大，导致食品中一些不良反应的发生。食品中的含水率对其玻璃化转变温度的影响很大，一般情况下，每增加食品总质量1%的水，玻璃化转变温度就会下降5～10℃。非晶态的玻璃化转变理论认为，粉体在玻璃化转变温度以下，结块倾向较小；温度在玻璃化转变温度以上，粉体处于高弹态，易由分散状变成整体块状。因此，在加工或贮藏过程中，为了保持果蔬粉的品质以及营养成分的稳定性，应尽量保持在玻璃态下。近年来的研究表明，结合水分活度与玻璃化转变两种理论，能够更加科学地预测不同食品加工与贮藏稳定性 [ 16 ] 。