综述：用于动物源性食品的下一代先进干燥技术：研究进展与挑战

牛双|张敏|赵永干|范东翠|于东星|李素斌

江南大学食品科学与技术学院食品科学与资源国家重点实验室，中国江苏省无锡市214122

摘要

在动物食品加工领域，对新型干燥系统的需求正在上升。特别是在强调以人为中心、可持续性和韧性的食品工业5.0背景下，本文介绍了超级干燥技术的概念。这是一种先进的脱水技术系统，整合了三个维度：“耦合与协同优化”、“动态适应与预见性”以及“全产业链的可持续协同”。明确指出，只有在这三个维度的所有可量化评估指标上都达到优异水平的干燥技术才能被称为超级干燥技术。在此基础上，分析了电磁物理场辅助干燥技术在这三个维度中的实际应用效果。未来，可持续的超级干燥系统将倾向于深度整合先进传感器、人工智能（AI）和数字孪生技术，在多尺度耦合下构建一个高度智能和自适应的基于云的柔性闭环控制系统。该系统能够在食品行业及跨行业实现全产业链的协同和可持续管理，并支持动物源性食品、副产品、个性化定制食品以及新兴食品的配方设计与干燥过程控制。

引言

动物源性食品，包括肉类、水产品和海鲜，是人类获取高质量蛋白质、必需维生素和矿物质的主要来源，其全球市场需求持续上升。经经济合作与发展组织（OECD）和联合国粮食及农业组织（FAO）联合预测，未来十年（2025-2034年）全球肉类总消费量将增加4790万吨，其中禽肉占比最大。对动物源性食品的强劲需求推动了食品加工技术的创新和升级，但也导致了整个产业链中的严重资源浪费和碳排放增加。加工损失、产后浪费和微生物污染是造成动物源性食品浪费的主要因素，而干燥过程是缓解这些问题的关键环节（Dinçer, 2023; Lee et al., 2024）。

干燥是动物源性食品加工行业的核心技术，通过降低材料的水分活性来抑制微生物生长和酶促反应，从而提供了一种高效且可持续的控制微生物腐败和延长产品保质期的方法（Alp & Bulantekin, 2021）。然而，传统的干燥技术（如自然空气干燥、简单热干燥）存在固有缺陷，包括处理周期长、能耗高以及蛋白质变性和脂质氧化降解，这些都会严重影响产品质量（Kaveh et al., 2025）。为克服这些缺陷，干燥技术已从传统方法发展为高效机械干燥（Mediani et al., 2022）。现代干燥技术如真空干燥、红外干燥和微波干燥，结合原料预处理和多场耦合混合干燥，已成为减少损失和提高动物源性食品加工质量的重要技术途径（Bhattacharjee et al., 2024a）。然而，各种干燥技术具有各自独特的原理和设备，对材料适用性有明确限制。例如，由于高温，热风干燥容易导致热敏材料的质量下降，如鲑鱼皮明胶中的亚胺酸（Liu et al., 2017）和南极磷虾中的脂质（Pushparaj et al., 2025a; Zhang et al., 2025）。真空冷冻干燥由于低温和真空环境，在保持热敏材料质量方面具有优势，但其高昂的设备投资和运营成本（Liu et al., 2022）限制了其在中低端产品中的应用。因此，针对不同动物源性原料的定向技术改进一直是该领域的研究重点。

目前，消费者对动物源性食品质量的要求不断提高，食品工业的5.0时代进程也在加速。同时，为应对食品浪费造成的巨大资源消耗，中国提出了“碳中和”和“碳达峰”的战略目标（Yu et al., 2023）。值得注意的是，食品加工过程中的干燥操作产生的碳排放可能阻碍碳中和目标的实现（Himel et al., 2025）。在此背景下，提出了“超级干燥技术”的概念，并构建了一个由三个维度组成的综合评估系统——“耦合与协同优化”、“动态适应与预见性”以及“全产业链的可持续协同”。详细阐述了这三个维度下的理论基础、方法路径、实际定义条件和技术实施边界，以全面衡量干燥技术的综合性能。在此基础上，进一步分析了电磁物理场辅助干燥技术在实现上述“三合一”目标方面的实际效果。最后，展望了干燥系统的未来发展趋势和演变方向。

章节摘录

超级干燥技术的“三合一”评估系统

食品工业5.0是食品加工领域的一个进化产物，它在工业4.0的数字化和自动化基础上，结合了以人为中心、可持续发展和韧性的核心特征，为食品加工技术的评估建立了新的价值维度（Hassoun et al., 2024; Singh et al., 2025）。传统的干燥评估系统旨在平衡干燥过程的效率与产品质量

耦合与协同优化维度的机制分析

电磁物理场辅助干燥技术，包括微波、射频、脉冲电场和远红外等，旨在突破干燥过程中的热传递和质量传递传统瓶颈，实现高效脱水，并在减少能耗的同时最大限度地保留热敏成分。这些技术通过多方面的耦合实现了热传递和质量保存的结合效应

结论与未来展望

动物源性食品干燥技术的发展进入了“三合一”协同驱动的新阶段。电磁物理场辅助干燥技术的实际应用表明，现有干燥技术在耦合与协同优化、动态适应与预见性以及全产业链的可持续协同方面取得了突破。这主要体现在热传递和多物理场的增强上

CRediT作者贡献声明

张敏：撰写——审稿与编辑、监督、资源提供、方法论设计、数据分析。牛双：撰写——初稿撰写、方法论设计、数据分析。李素斌：撰写——审稿与编辑、资源提供、数据分析。于东星：撰写——审稿与编辑、资源提供、数据分析。范东翠：撰写——审稿与编辑、监督、数据分析。赵永干：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据分析

未引用参考文献

Anumudu et al., 2024; Ashtiani and Martynenko, 2024; Bal et al., 2026; Beno et al., 2023; Bhattacharjee et al., 2024; Dehghannya and Habibi-Ghods, 2025; Elmas et al., 2020; Fikry et al., 2023; Gao et al., 2026; Hu et al., 2024; Huo et al., 2025; Jiang et al., 2024; Li et al., 2024; Li et al., 2020; Ma et al., 2021; Manavi et al., 2024; Meng et al., 2022; Menon et al., 2020; Mozhiarasi and Natarajan, 2022; Ni et al., 2023; Onwude et al., 2016; Punthi et al., 2022; Pushparaj et al., 2025; Qi et

作者声明没有利益冲突。

无需声明利益冲突。

我们感谢青岛市关键技术研究项目（中国）（编号25-1-1-gjgg-87-hz）、中央高校的基本研究基金（JUSRP202416005）、江苏省（中国）科技计划专项基金（编号BZ2024026）的财政支持，这些支持使我们能够开展这项研究。