食品真空干燥裝置及其進(jìn)展
文章標(biāo)簽：真空干燥機(jī),干燥設(shè)備,干燥機(jī)
真空
干燥在食品工業(yè)中有廣泛的重要的應(yīng)用，進(jìn)幾年來，真空技術(shù)與微波加熱技術(shù)和其它干燥技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了一些新的真空干燥裝置類型，提出了我國應(yīng)加快研制開發(fā)真空微波干燥裝置的新觀點(diǎn)。
0.前言當(dāng)前，食品加工技術(shù)的一個重要發(fā)展趨勢是******限度地保持食品的營養(yǎng)和色香味，而干燥工藝和設(shè)備的選擇對食品產(chǎn)品的營養(yǎng)、色香味有很大影響。食品干燥有很多與“食品”相聯(lián)系的特點(diǎn)，它不同于化工產(chǎn)品的干燥，前者需要考慮食品衛(wèi)生、營養(yǎng)損失、色香味變化等等，對干燥溫度和時間有嚴(yán)格限制；食品干燥又不同于醫(yī)藥產(chǎn)品的干燥，因?yàn)槭称吠堑透郊又诞a(chǎn)品，而藥品一般是高附加值產(chǎn)品，前者必須考慮干燥過程的經(jīng)濟(jì)性。圍繞著“質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)”，近年來食品干燥技術(shù)和設(shè)備還是取得了不少進(jìn)步，而其中真空與其它干燥方法或加熱技術(shù)相結(jié)合，賦予了真空干燥裝置新的內(nèi)涵和生命力。
1．食品真空干燥的特點(diǎn)真空干燥是基于這樣一基本原理：水的飽和蒸氣壓與溫度緊密相關(guān)，在真空狀態(tài)下，水的沸點(diǎn)降低，即在真空下操作也就是在低溫下操作，可避免在高溫下營養(yǎng)成分維生素等的破壞，同時提高了干燥速度。此外在真空系統(tǒng)中，單位體積內(nèi)空氣的含量低于大氣中的含量，在這相對缺氧的環(huán)境下進(jìn)行食品干燥可以減輕甚至避免食品中脂肪的氧化機(jī)會，色素褐變或其它氧化變質(zhì)等，所以采用真空干燥獲得較好的食品質(zhì)量。
2．傳統(tǒng)的真空干燥裝置真空干燥在食品、制藥、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)也開發(fā)和引進(jìn)了各種真空
干燥設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣。在食品工業(yè)中常用的形式主要有箱式、雙錐式真空干燥器，帶式真空干燥器等。這些傳統(tǒng)的真空干燥裝置主要采用熱風(fēng)，蒸汽或電等加熱，利用熱傳導(dǎo)，對流或輻射原理將熱量從外部傳到物料內(nèi)部。
2．1箱式真空干燥器箱式真空干燥是歷史最悠久，也是最簡單的一種真空干燥器，在真空干燥箱內(nèi)有多塊中空加熱板，加熱板里面一般通蒸氣加熱，也可用電加熱或其它輻射加熱。物料放在金屬盤里置于加熱板上，熱量通過熱傳導(dǎo)到達(dá)物料內(nèi)部，使水份加熱蒸發(fā)。箱式真空干燥器目前在實(shí)際中使用仍很普遍，適用于液體、漿體、粉體和散粒食品物料的干燥。
2．2雙錐真空干燥器雙錐真空干燥器是使有對稱夾套的圓錐形容器回轉(zhuǎn)，借內(nèi)部圓錐體本身的傾斜度使物料不斷被攪拌，通過回轉(zhuǎn)接頭由回轉(zhuǎn)軸的一側(cè)送入蒸汽或加熱載體，并借助于設(shè)另一端軸中心的帶過濾網(wǎng)的排氣管排氣。雙錐真空干燥器能達(dá)到較高真空度，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，清理容易，物料能全部排出。
2．3真空帶式干燥器真空帶式干燥器是由一連續(xù)的不銹鋼帶組成的，鋼帶繞過加熱滾筒和冷卻滾筒，結(jié)構(gòu)呈多層式，構(gòu)成干燥器主體，然后納入密閉的真空室內(nèi)。物料簿簿地平鋪在帶式加熱板上隨之運(yùn)動，由于在真空條件下，物料在加熱板上呈沸騰狀發(fā)泡，故成品具有多孔性；全系統(tǒng)為密閉操作，衛(wèi)生條件好，實(shí)際操作真空度100~10Kpa之間，加熱溫度為150℃左右，其運(yùn)條件(干燥溫度和時間)介于冷凍干燥和噴霧干燥之間，成品質(zhì)量與冷凍干燥很接近，但冷凍干燥是間隙操作而真空帶式干燥機(jī)是連續(xù)作業(yè)，特別適合于熱敏性和極易氧化的食品的干燥，液態(tài)或漿狀物料勻可使用，食品中常用此干燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等。
2．4真空滾筒干燥機(jī)真空滾筒干燥機(jī)將滾筒密閉在真空室內(nèi)，在真空滾筒干燥機(jī)中，進(jìn)料、卸料和刮料等都必須從干燥室外進(jìn)行控制，因此干燥成本很高，故只能用于非常熱敏性食品的干燥，如果汁、酵母、嬰兒食品等。
3．真空干燥裝置的新進(jìn)展傳統(tǒng)的真空干燥裝置大多采用熱傳導(dǎo)、對流或熱輻射的方式加熱，加熱速度慢且不夠均勻，近幾年來，研究者將真空技術(shù)與微波加熱技術(shù)及其它干燥技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了一些新的真空干燥裝置類型。
3．1真空冷凍干燥水有三種聚集狀態(tài)，即液態(tài)、固態(tài)和汽態(tài)。隨著壓力的不斷降低，冰點(diǎn)的變化不大，而沸點(diǎn)側(cè)越來越低，越來越靠近冰點(diǎn)。當(dāng)壓力下降到某一值時，沸點(diǎn)即與冰點(diǎn)相結(jié)合，固態(tài)冰可以不經(jīng)過液態(tài)而直接轉(zhuǎn)化為汽態(tài)。水的三相點(diǎn)壓力為610.5Pa，三相點(diǎn)溫度為0.0098℃，在壓力低于三相點(diǎn)壓力時，固態(tài)冰可以吸收熱量直接轉(zhuǎn)化為汽態(tài)的水蒸汽，冷凍干燥的原理就在于此。真空冷凍干燥時，產(chǎn)品放在真空室內(nèi)，處在兩加熱板之間，利用低溫激發(fā)遠(yuǎn)紅外加熱，保證干燥均勻，加熱板的溫度是按干燥過程的加熱曲線精確控制的。真空度的選擇要能保證整個干燥過程中所有水份都以冰的形式而不溶融，對于大多數(shù)蔬菜和肉類來說，選擇0.5~1Pa,相應(yīng)于25℃左右的升華溫度為適。由于真空冷凍干燥食品是在很低的溫度下脫水，食品的營養(yǎng)成分風(fēng)味物質(zhì)損失少，可以******限度地保留原有的營養(yǎng)和風(fēng)味，復(fù)水性極好，可在數(shù)秒至數(shù)分鐘內(nèi)完成復(fù)原，其色、味、形與新鮮品基本完全相同。真空冷凍干燥產(chǎn)品很多：有咖啡、速溶茶、果汁、草藥等，蔬菜類有蔥、大蒜、姜、磨茹、肉類、鮮貝等。真空冷凍干燥一次性投資很大，令很多食品廠家望而卻步，如丹麥的ATLAS的RAY50型凍干設(shè)備(凍干面積45m2)報(bào)價高達(dá)105萬美元，國產(chǎn)凍干機(jī)剛剛起步，質(zhì)量方面與國外產(chǎn)品還有很大的差距，此外真空冷凍干燥的生產(chǎn)費(fèi)用也較高，這是因?yàn)樾枰S持較高的真空和(-25℃)的低溫，干燥時間長，能耗較高，這些因素使冷凍干燥在食品工業(yè)中使用帶來很大的阻力。
3．2噴射式連續(xù)真空干燥器又稱（Filtermat噴霧干燥器)
噴射式連續(xù)真空干燥器又稱Filtermat噴霧干燥器，相當(dāng)于是帶式真空干燥器與噴霧干燥器的組合。Niro
Hudson公司研制的該種干燥器成功地解決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高的食品物料的干燥問題，粘性大的物料用傳統(tǒng)的噴霧干燥器會發(fā)生粘壁現(xiàn)象，干燥困難。干燥過程中物料通過壓力噴嘴垂直向下噴向噴霧干燥室，熱空氣也向下噴，半干的粉末物料聚集在移動的網(wǎng)帶上，尾氣也由風(fēng)機(jī)排出，干燥好的物料在網(wǎng)帶上進(jìn)一步移動、冷卻、收集。由于噴霧塔內(nèi)維持中等的真空度，熱風(fēng)溫度只需100℃左右，而一般的噴霧干燥熱風(fēng)溫度150℃左右，因而熱敏性物料損失少，同時降低了噴霧塔內(nèi)的高度。
3．4微波真空干燥微波是波長1.0~0.001m，頻率為300~300000MHz，具有穿透性的電磁輻射波，微波干燥原理是：微波發(fā)生器將微波輻射到干燥物料上，當(dāng)微波射入物料內(nèi)部時，透使水等極性分子隨微波的頻率作同步旋轉(zhuǎn)，例如干燥蔬菜類制品采用915MHz的微波，則蔬菜內(nèi)的極性水分子等每秒轉(zhuǎn)動9.15億次，水等極性分子作如此高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)果使物料瞬時產(chǎn)生摩擦熱，導(dǎo)致物料表面和內(nèi)部同時升溫，使大量的水分子從物料逸出，達(dá)到物料干燥的效果。傳統(tǒng)的加熱方法如蒸汽、熱風(fēng)、電等加熱是利用熱傳導(dǎo)、對流、輻射的原理將熱量從外部傳物料內(nèi)部，由表及里需要一定的時間，物料的熱傳導(dǎo)性能越差所需的時間就越長，因此加熱速度慢且受熱不均勻，能耗較高。微波加熱是使被加熱物體本身成為發(fā)熱體，故稱之為內(nèi)部加熱方法，微波從四面八方穿過食品，食品內(nèi)外同時加熱，既不需要傳熱介質(zhì)，也不利用對流，食品內(nèi)外溫度同時上升，加熱速度快而均勻，僅需傳統(tǒng)加熱方法的幾分之一或幾十分之一，并能較好保留食品中維生素及食品原有的色香味。有實(shí)驗(yàn)表明，曬干的鮮菜其葉綠素、維生素等營養(yǎng)成分僅剩3%，陰干則可保留17%，熱風(fēng)快速干燥可保留40%，微波干燥可保留60%~90%，真空冷凍干燥可保留97%{2}。微波真空干燥是將微波技術(shù)和真空技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，充分發(fā)揮微波加熱快和均勻，真空條件下水汽化點(diǎn)低的特點(diǎn)，是一項(xiàng)很有前途的干燥技術(shù)。微波真空干燥技術(shù)在法國、日本、美國近年來已由實(shí)驗(yàn)室推向工業(yè)化生產(chǎn)，這種技術(shù)很適合于熱敏性食品的深加工。
美國加州大學(xué)與某公司合作，使用微波真空干燥無籽葡萄干，保持了葡萄原有的形狀和顏色，避免了過去傳統(tǒng)工藝(65℃熱空氣烘24小時)產(chǎn)品顏色、形狀、風(fēng)味和營養(yǎng)成分變化的缺點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。法國國際微波公司制造的微波真空干燥機(jī)(2450MHz，48Kw)微波真空干燥室直徑為1.5m，長度12m，加工速溶桔粉，產(chǎn)品不僅保持原有的色香味，其維生素的保留遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于噴霧干燥。近年來國內(nèi)外對高檔脫水蔬菜的需求量很大，而脫水蔬菜的生產(chǎn)，其干燥工藝是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，采用真空冷凍干燥制備脫水蔬菜雖然質(zhì)量好，但真空冷凍干燥設(shè)備價格昂貴，生產(chǎn)成本高；80年代以來國外已有采用真空微波——熱風(fēng)（45%~55%）生產(chǎn)脫水蔬菜，在質(zhì)量上與冷凍干燥工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品相當(dāng)，而一次性投資少，總成本有較大幅度下降。
4.結(jié)束語
真空干燥具有干燥溫度低，干燥室內(nèi)相對缺氧，可避免脂肪氧化，色素褐變等一系列優(yōu)點(diǎn)，適合于熱敏感性食品物料的干燥，此外設(shè)備成本、干燥費(fèi)用也相對較低，真空干燥在食品干燥中點(diǎn)有重要的地位。
真空干燥與微波加熱技術(shù)或其它干燥方法相結(jié)合，出現(xiàn)了不少新型的真空干燥裝置，賦予了真空干燥新的內(nèi)涵及生命力。
真空微波干燥吸收了微波加熱和真空干燥兩者的優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的干燥技術(shù)，建議我國加快研制、開發(fā)真空微波干燥裝置。
