动物类食品冷风干燥技术及应用
摘要：本文概述了对动物类食品进行的一种特殊加工工艺——冷风干燥，不仅从理论上进行了设计说明，而且还将其设备配置和工程应用加以系统阐述，证明是一种新型的、值得推广的食品加工手段。
前言
动物腌腊食品是中国极具地方特色的传统食品，但其加工手段及生产工艺比较原始和落后，基本为手工腌制、天然风干，生产规模小，周期长，产品质量受自然条件影响大，不能满足食品工业化生产的需要。笔者应用冷冻去湿原理，根据不同生产厂家的需要，结合他们小批量生产风干家禽的经验，进行了多次风干设备的方案设计、工程施工、系统调试及产品试投产，并通过了工程应用项目检测、鉴定，已产生了良好的社会经济效益。
概述
食品干燥有诸多工艺方法，大多依靠通风、加热、真空冷冻等手段。自然通风和日晒可以达到食品干燥的目的，但受自然条件约束，且食品卫生难以保证。采用机械通风、加热烘干能使生产条件有所改善，但对动物类食品加工过程中，易发生油脂氧化现象，表面变黄，并带有辣味，产品质量下降。真空冷冻干燥多用于植物性食品的加工。冷风干燥是模拟冬季自然环境，低温低湿、高风速，快速脱水干燥，同时形成风味的一种特殊的加工方法。
一、风干原理：
动物腌腊食品的基本加工过程为：活体宰杀后，经清理、腌制、风干，(蒸煮)、真空包装。在此流程中，既要保证食品不变质，又要使其形成特殊风味，同时生产周期不可太长。食品变质的主要原因是微生物作用、酶的作用以及非酶作用。影响微生物生长和繁殖的条件有水分、温度、营养物质及PH值等。水分含量大、高温高湿环境有利于微生物的繁殖。酶的作用能促使宰杀后肉的成熟，即肉中乳酸增加，呈酸性反应，抑制细菌繁殖，但若在高温下保存，蛋白质在蛋白酶作用下分解产生氨，使肉呈碱性反应，引起肉的腐败变质。非酶作用引起的变质，例如油脂的酸败，是在高温下油脂直接与空气发生的氧化反应。在低温低湿环境下，以上食品变质过程可以得到延缓和减弱。腌制过程中，食品浸在很浓的卤水（盐溶液）中，不但进行肉的着味，同时原生质发生的质壁分离抑制了微生物的繁殖。风干过程不但要除去食品部分水分，还应使皮下脂肪析出，并在酶的作用下使肉成熟,逐渐形成特殊风味。为了缩短生产周期，并实现全年不间断生产，就必须创造一种低温、低湿、高风速的生产条件，即人工模拟冬季室外的自然环境。
风干过程基本分为以下两个阶段：
1．快速脱水：在风干初始期，食品表皮附带水分较多，必须在短时间内加以吹干，此时应采用高温低湿空气送入，即在保证该类食品不变质的前提下，尽可能提高送风温度，以降低其相对湿度，食品内外相对湿度差值越大，水分蒸发越快；同时，食品表面快速结出一层较硬的肉膜，以阻挡外界微生物的侵入和繁殖。在此阶段，表面水分的蒸发降低了回风温度，提高了回风相对湿度。此过程约占总风干时间的30%。
2．缓速成熟：在风干延续期，要析出深层水分和皮下脂肪，并使肉逐渐成熟，此时可采用温度、相对湿度较低的空气送入，即保证低温低湿的有利环境，此时风干主要依靠有压气流快速掠过食品表面与组织内压产生的压差，使食品深层水分及皮下脂肪缓慢渗出，此过程约占总风干时间的70%。
食品风干所要求的温度、湿度、风速、风压与食品种类、腌制方法、包装手段、生产贮存周期均有关系。一般来说，食品含水量低、采用干腌、蒸煮处理、真空包装等条件可适当降低温湿度要求，但必须在进行小样测试，取得足够的经验数据后，才可确认为设计指标。
二、设备配置：
为实现食品风干要求的特殊环境，应选用工业调温去湿机组，并配置特殊的送排风系统。根据动物性食品风干的温度、湿度范围，及食品卫生的特殊要求，宜根据冷冻去湿、加热调温的原理选择设备，应具备自动运转、分段调节功能，并考虑到不同季节的风量配比，尽可能提高除水率，降低能耗。
三、工程实例：
某食品厂拟建一风干车间，计划挂鹅7000只，3天内全部风干；上挂前经过湿腌。风干前后质量差0.5 kg/只。
1．设计计算：
库房面积225m2 ,高度4 m，温度15～18℃，相对湿度60%。
空气处理过程如图所示：
空气状态1→2→3 查焓湿图可得:
t1=18℃，θ1= 60%，h1=38 kJ/kg, d1=7.8 g/kg
t2= 6℃，θ2= 95%，h2=20 kJ/kg, d2=5.7 g/kg
t3= 16℃，θ3= 50%，h3= 30.5kJ/kg, d3=5.7 g/kg
除湿量D = 除水总质量/风干时间 = 70 00×0.5 kg /72h = 48.6 kg/h
处理风量V = 除湿量/ρ*( d1- d2)= 19290 m3/h
制冷量Qc = V*ρ*( h1- h2 )= 115 kW
加热量Qh = V*ρ* ( h3- h2 )= 67.5 kW
车间其它热负荷按50 W/m2计算,则总制冷量Qc’ = 126 kW
实际处理风量V’ = Qc’ /ρ*( h1- h2 ) = 20999 m3/h
根据以上计算数据，可选制冷主机6HC752L（蒸发温度0℃、冷凝温度30℃时，制冷量为130kW，功率为30 kW）。
另外，参照试验数据，处理风量约占总循环风量的30%，故配置60000 m3/h风量循环风机（机外余压850Pa,功率为30 kW）。
2．设备组成
设备由制冷机组、空气处理箱、电控系统、水系统辅机、风管系统及保温库房等组成。制冷机组包括：半封闭活塞式制冷压缩机、卧式壳管式水冷冷凝器、控制仪表、热力膨胀阀、电磁阀等组成。空气处理箱包括空气过滤器、冷却器（翅片式蒸发器）、回热器（翅片式冷凝器）、加热器（蒸汽盘管）和离心风机。电控系统具有压缩机、风机、水泵、冷却塔等设备的控制功能，并能自动检测室内的温湿度。水系统辅机包括冷却水泵、冷却塔、水阀等。风管系统包括送（回）风管、排风机、风阀等。保温库房由100mm双面彩钢聚苯乙烯板搭建而成。
另外，为确保气流组织的稳定性、送风均匀度和产品表面空气流速，采用了自动旋转吊轨及条缝射流送风。
3．系统原理：
风干房内悬挂的湿鹅向周围空气中散发湿汽，潮湿空气被吸入空气处理箱内，先遇低温盘管降温凝露析水，即冷冻去湿，再经加热盘管升温，降低其相对湿度，（温度为15～18℃，相对湿度为50%），再以一定风量及风速送至风干房内。如此循环，鹅中的水分不断被空气处理箱排出，经过若干小时后，即达到食品风干效果。处理过程中，为除异味，可引进少量新风，同时少量排风换气。详见系统原理图。
风干房应集中进（出）货。制冷系统的蒸发器作为冷源，部分冷凝器为热源，另接补充热源（蒸汽）冬季使用。
系统运行有两种模式：
低温模式：全新风少量加热，降低相对湿度后送入，再用排风机全部排出。
高温模式：回风部分循环，部分与新风混合处理（除湿调温）后送入风干房。根据不同季节的气候特点调节设备运行状况，可最大限度的节约能耗。
四、结论：
动物类食品的冷风干燥技术是食品加工、冷冻、空调等多门学科综合运用的新技术，它借鉴了传统食品加工的经验，并进行科学的量化分析，最终选配适用的机械设备，人工模拟风干环境。该技术已在多家食品加工企业试验和推广，经过不断实践，日趋成熟，还应在系统自动控制、能源综合利用上加以改进和提高，使之产生更大的社会经济效益。
参考文献
1．食品冷冻工艺学 上海科学技术出版社
2．热泵 中国建筑工业出版社
3．空气调节 中国建筑工业出版社
