食品乾燥技術：遠赤外線、マイクロ波、真空凍結

食品製造において、食品を乾燥させる方法は数多くある。これらの乾燥技術は、さまざまな基準に基づいて分類することができる：

• 使用環境の圧力によって： 大気乾燥と真空乾燥。
• 操作方法別： バッチ乾燥と連続乾燥。
• 熱伝導法によって： 対流乾燥、伝導乾燥、放射乾燥。

輻射乾燥はさらに、熱伝達メカニズムに基づいて遠赤外線乾燥とマイクロ波乾燥に分けられる。

これらの食品乾燥技術のうち、近年では遠赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、真空凍結乾燥が比較的一般的です。以下に、これらの一般的な乾燥技術の利点を詳しく紹介する。

遠赤外線乾燥 遠赤外線放射素子 など 遠赤外線カーボンファイバーヒーティングチューブ遠赤外線を放射し、被加熱物に吸収されて直接熱エネルギーに変換され、水分を乾燥させることができる。赤外線は波長が0.72～1000μmの電磁波である。一般的に5.6～1000μmを遠赤外線、5.6μm以下を近赤外線と呼ぶ。

遠赤外線乾燥は食品乾燥分野で急速に発展してきた。乾燥工程中、食品材料の表面と内部分子が同時に遠赤外線を吸収するため、乾燥速度が速く、生産効率が高い。乾燥時間は通常、通常の赤外線乾燥の半分、熱風乾燥の10分の1です。遠赤外線乾燥はエネルギー効率がよく、エネルギー消費量は近赤外線乾燥の半分で済む。さらに、装置が小規模で建設コストが低く、乾燥製品の品質も高い。赤外線オーブンとトンネル炉は、食品産業生産において一般的な設備です。

マイクロ波乾燥は、マイクロ波加熱を利用して材料中の水分を乾燥させます。マイクロ波とは、周波数300MHz～3000GHz、波長1～1000mmの高周波交番電磁波のことである。一般的に使用される加熱周波数は915MHzと2450MHzです。

マイクロ波乾燥には次のような利点がある：

• 乾燥速度が速く、加熱時間が短い： 熱は外から伝えられるのではなく、素材の内部で直接発生するため、内部は湿ったままで表面が焦げることなく均一に加熱される。
• 効率的な水分蒸発： 水分は乾燥した物質よりも熱を吸収するため蒸発しやすく、一方で素材自体の熱吸収は少ない。そのため、食品本来の色、香り、風味が保たれ、栄養成分も維持される。

電子レンジは、日常生活で最も一般的なマイクロ波加熱方法である。しかし、近年マイクロ波の人体への害が報告されたため、食品加熱におけるマイクロ波の使用はやや減少している。

真空条件下で食品を乾燥させると、材料中の酸化しやすい成分の酸化や劣化を防ぐことができる。さらに、低圧で酸素不足の環境は、特定の微生物を死滅させたり、抑制したりすることができる。低温で食品を乾燥させることで、熱に弱い成分を保持し、栄養物質や風味物質の損失を最小限に抑えることができるため、食品本来の成分を保持し、色、香り、風味を維持することができる。

真空凍結乾燥は、凍結昇華乾燥または単に凍結乾燥とも呼ばれ、湿った材料を凍結させた後、真空条件下で水分を氷から水蒸気に直接昇華させ、脱水と乾燥を実現します。凍結乾燥プロセス全体には、材料の凍結、昇華乾燥、脱着乾燥の3つのサブプロセスが含まれます。

食品素材は脱水前に冷凍され、安定した骨格構造を形成する。真空処理と水分昇華の後、骨格構造は安定し、乾燥製品の元の形状を維持する。乾燥中、食品素材は多孔質構造を形成し、良好な溶解性と再水和をもたらす。

食品素材中の水分は凍結後、氷の結晶として存在し、元の溶解物質は素材中に均一に分散している。真空処理中、これらの溶解物質は沈殿し、溶解物質を表面に運ぶ内部水分の移動による表面硬化を回避する。フリーズドライの最終段階はやはり真空条件下で行われるため、徹底的な脱水が行われる。フリーズドライ製品は水分活性が低く、真空または窒素充填の特殊包装と組み合わせることで、室温での長期保存が可能になる。このため、輸送中に高価なコールドチェーンを必要とせず、乾燥製品は軽量で輸送や持ち運びが容易です。

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