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真空幹燥在食品工業中有廣泛的重要的應用,進(jìn)幾年來,真空技術與微波加熱(rè)技術(shù)和其它(tā)幹燥技術相結合,出現(xiàn)了一些新的真空幹燥裝置類型,提出了我(wǒ)國應加快研製開發真空微波幹燥裝置的新觀點。
0.
前(qián)言當前,食品加工技術的一個重要(yào)發展趨勢是^大(dà)限度地保持食(shí)品(pǐn)的營養和色香味,而幹燥工藝(yì)和設備(bèi)的選擇對食品產品的營養、色香味有很大影響。食(shí)品幹燥有很多與“食品(pǐn)”相聯係的特點,它不同於化工產品的幹燥,前者需要考慮食品衛生、營養損失、色香味變化等等,對幹燥溫度和時間有嚴格(gé)限製;食品幹燥又不同於醫藥產品(pǐn)的幹燥,因為食品往往是(shì)低附加值產品(pǐn),而藥品一般(bān)是高附加(jiā)值產品,前者必須考慮幹燥過程的經濟性。圍(wéi)繞著“質量和經濟”,近年(nián)來食品幹燥技術和設備還是取得了不少進步,而其中真空與其它幹燥方法或加熱技術相結合,賦予了(le)真空(kōng)幹燥裝置(zhì)新的內涵和生命力。
1.
食品真空幹(gàn)燥的特點真空幹燥是基於這樣一基本原理:水的飽和蒸(zhēng)氣壓與溫度緊密相關(guān),在真空狀(zhuàng)態下,水的沸點降低(dī),即在真空下操作也就是在低(dī)溫下操作,可避免在高溫下營養成分維(wéi)生素等的破壞,同時提高了(le)幹燥(zào)速(sù)度。此外(wài)在真(zhēn)空係統中,單位體積內空氣的含量低於大氣中(zhōng)的含量(liàng),在這相對缺氧的環境下進行(háng)食品幹燥可以減輕甚至避免食品中脂肪的氧化機會,色(sè)素褐變或其它氧化變質等,所以采(cǎi)用真(zhēn)空幹燥獲得較好的食品質量。
2.
傳統的真空幹燥裝置真空幹燥(zào)在食品、製(zhì)藥、化(huà)工等行業有(yǒu)廣(guǎng)泛(fàn)的應用,國內也開發和引進了各種真(zhēn)空幹燥設備(bèi),其結構形式多(duō)種多(duō)樣。在食品工業中常用的形式主要有箱(xiāng)式、雙錐式真空幹燥器,帶(dài)式真空幹燥器(qì)等。這些傳統的真空幹燥裝置主要采用熱風,蒸汽或電等(děng)加熱,利(lì)用熱傳導,對流或輻射原理將(jiāng)熱(rè)量從外部傳(chuán)到物料(liào)內部。
2.1箱式真空幹燥器箱式真空幹燥是曆史^悠久,也是^簡單的一種真空幹燥器,在真空(kōng)幹燥箱內有多塊中(zhōng)空加熱(rè)板,加熱板裏麵一般通蒸氣加熱,也可用電加熱或其它輻射加熱。物料放在金屬(shǔ)盤裏置(zhì)於加熱板上,熱量通過(guò)熱傳導到達物料內部,使水份加熱蒸發。箱式真空幹燥器目前在實際中使用仍很(hěn)普遍,適用於液體(tǐ)、漿體、粉體和散粒食品物料的幹燥。
2.2雙錐真空幹燥(zào)器雙(shuāng)錐真(zhēn)空(kōng)幹燥器是使有對稱夾套的圓錐形容器回轉,借內部圓錐體本身的傾斜度使物料不斷(duàn)被攪拌,通過回轉接頭由回轉軸的一(yī)側送入蒸汽或加熱載體,並借助於設另一端軸中心的帶過濾網的排氣管排氣。雙錐真空幹燥器能達到較高真空度,內部結構簡單,清理容易,物料能全部排出。
2.3真空帶式幹燥器真空(kōng)帶式幹燥器是由一連續的不鏽鋼帶組成的,鋼帶繞過加熱滾筒(tǒng)和冷卻滾筒,結(jié)構呈多層式,構成幹燥器主體,然後納入密閉的(de)真空室內。物料簿簿地平鋪在帶式加熱板上隨之運動,由於在真空條件下,物料在加熱板上呈沸(fèi)騰狀發泡,故成(chéng)品具有多孔性;全係統為密閉操作,衛生條件好,實際操作真空度100~10Kpa之間,加熱溫度為150℃左右,其運條件(幹燥溫度和時間)介於冷凍幹燥和噴(pēn)霧幹燥之間,成品質量與冷凍幹燥很(hěn)接近(jìn),但冷凍幹燥是間隙操作而真空帶(dài)式幹燥機(jī)是連續作業,特別適合於熱敏性和極易氧化的食品(pǐn)的幹燥,液態或(huò)漿狀物料勻(yún)可(kě)使用,食品中常(cháng)用此幹燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等。
2.4真空滾筒幹燥機真空(kōng)滾筒(tǒng)幹燥機將滾(gǔn)筒密閉在真空(kōng)室內,在真空滾筒幹燥機中,進料(liào)、卸料(liào)和刮(guā)料等(děng)都必須從幹燥室外進行控製,因此幹燥成本很高,故隻能用於非常(cháng)熱敏性食品的幹燥(zào),如果(guǒ)汁、酵母、嬰兒食品等。
3.
真空幹燥裝置(zhì)的新進展(zhǎn)傳(chuán)統的真空幹燥裝置大多(duō)采用熱傳導、對流或熱輻射的方式加熱(rè),加熱速度慢且不夠均勻,近幾年來,研究者將真空技術與微波加熱(rè)技術及其它幹燥(zào)技術相結合,出現了一些新的真空幹(gàn)燥裝置類型。
3.1真空冷凍幹燥水有三種(zhǒng)聚集狀態,即液態、固態和汽態。隨著壓力的不斷降低,冰點的變化不大,而沸點側越來越低,越來越靠近冰點(diǎn)。當壓力下降到(dào)某一值(zhí)時,沸點(diǎn)即與冰點相結合,固態冰可以(yǐ)不經過(guò)液態而直接轉化(huà)為汽態(tài)。水(shuǐ)的三相點(diǎn)壓力為610.5Pa,三相點(diǎn)溫度為0.0098℃,在壓力低於三相點壓力時,固態冰可(kě)以吸收熱量(liàng)直接轉化為(wéi)汽(qì)態的水蒸(zhēng)汽,冷凍幹燥的(de)原理就在於此。真(zhēn)空冷凍幹燥時,產品放在真空室內,處(chù)在兩(liǎng)加熱板之間,利用低溫(wēn)激發遠紅外加熱,保證幹燥均勻,加熱板的溫度(dù)是按幹燥過程的加熱曲線^控製的(de)。真(zhēn)空度的選擇(zé)要能保證(zhèng)整個幹燥過程中所有(yǒu)水份都以冰(bīng)的形式而不溶融,對於大多數蔬菜和肉類來說,選擇0.5~1Pa,相應於25℃左右的升華溫度為適。由於真空冷凍幹燥食品是在很低的溫度(dù)下脫水,食品的(de)營養成(chéng)分風味物質損失少,可(kě)以^大限度地保留原有的營養和風味,複水性極好,可(kě)在數秒至數分鍾(zhōng)內完成複原,其色(sè)、味、形與(yǔ)新(xīn)鮮品基本完全相同。真空冷(lěng)凍幹燥(zào)產品很多:有咖啡、速溶茶、果汁、草藥等,蔬菜類有蔥、大蒜、薑、磨茹、肉類(lèi)、鮮貝等。真空冷凍幹燥一次性投資很大,令很多食品(pǐn)廠家望而卻步,如丹麥的ATLAS的RAY50型(xíng)凍幹設備(凍幹麵積45m2
)報(bào)價高達105萬美元,國(guó)產凍(dòng)幹機剛剛起步,質量方麵(miàn)與國外(wài)產品(pǐn)還有很大的差距,此外真空冷凍幹燥的生產費用也(yě)較高,這是因為需要維持較高的真空和(hé)(-25℃)的低溫,幹燥時間長(zhǎng),能耗較高,這些因素使冷凍幹燥在食品工業中使用帶來很大的阻力。
3.2噴射式連續真空幹燥器又(yòu)稱(Filtermat噴霧幹燥器)
噴射式(shì)連續真空幹燥器又稱Filtermat噴霧幹燥器(qì),相當於是(shì)帶式真(zhēn)空幹燥器與噴霧幹燥器的(de)組合。Niro
Hudson公司研製的該種(zhǒng)幹燥(zào)器成功(gōng)地解決了(le)粘性(xìng)食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高的食品物料的幹燥問題,粘性大的物料用傳統的噴霧幹燥器會發生粘(zhān)壁(bì)現象,幹燥困難。幹燥過程中物料通過(guò)壓力噴嘴(zuǐ)垂直向下噴向(xiàng)噴霧幹燥室,熱空氣也向下噴(pēn),半幹的粉末物(wù)料聚集在移動的網帶(dài)上,尾氣也由風(fēng)機排出,幹燥好的物料在網帶上進一(yī)步移動、冷卻、收集。由於噴霧塔內維持中等的真空度,熱風溫度隻需100℃左右,而一般的噴霧幹燥熱風溫度150℃左右,因而熱敏性物料損失少,同時降低了噴(pēn)霧塔內的高度(dù)。
3.4微(wēi)波真(zhēn)空幹燥微波是波長(zhǎng)1.0~0.001m,頻率為300~300000MHz,具有穿(chuān)透性的電磁輻射(shè)波(bō),微波幹燥原理是:微波發生器將微(wēi)波輻射(shè)到幹燥物料(liào)上,當微(wēi)波射入物料內部時,透使水等極性(xìng)分子隨微波的頻率作(zuò)同(tóng)步旋轉,例如幹燥蔬菜類製(zhì)品采用915MHz的微波,則蔬菜內的(de)極性水分子等每秒轉動(dòng)9.15億次,水等極性分子作如(rú)此高速旋轉的(de)結果使(shǐ)物料瞬時產生摩擦(cā)熱,導致(zhì)物料表麵和內部同時升溫(wēn),使大量的水分子從(cóng)物料逸出,達到物料幹燥的效(xiào)果。傳統的加(jiā)熱(rè)方法如蒸汽、熱風、電等加熱是利用熱傳導、對流、輻射的原理將熱量從外部傳物料內部,由表及裏(lǐ)需要一定的時間,物料的(de)熱(rè)傳導性能越差(chà)所需的時間就越長,因此加熱速度(dù)慢且(qiě)受熱不均勻(yún),能耗較高。微波加熱是使被加(jiā)熱(rè)物體本身成為(wéi)發熱體,故稱之為內部加熱方法,微波從四麵八方穿過食(shí)品,食(shí)品內外同時加(jiā)熱,既不需要傳熱介(jiè)質(zhì),也不利用對流,食品內外溫度同時上升,加熱速度快而均勻,僅需傳統加熱方法的幾(jǐ)分之一或幾^之一,並能較好保留食品中維生素及(jí)食品(pǐn)原有的色香味。有實驗(yàn)表(biǎo)明,曬幹的鮮(xiān)菜(cài)其葉綠素、維生素等營養成分僅剩3%,陰幹則可保留17%,熱風快速幹燥可保留40%,微波幹燥可保留(liú)60%~90%,真(zhēn)空(kōng)冷凍幹燥可保(bǎo)留97%{2}。微波真(zhēn)空幹(gàn)燥(zào)是將微波(bō)技術和真空技術有機地結合,充分發揮微波加熱快和均勻,真空條件下水汽化點(diǎn)低的特點,是一項很有前途的(de)幹燥技術。微波真空幹燥技術在法國、日本、美國近年來已由實驗室推向工業化生產,這種技術很(hěn)適合於熱敏性食品的深(shēn)加工。
美國(guó)加州大學與某公司合作(zuò),使用微(wēi)波真空幹燥無籽葡萄幹(gàn),保持了葡萄原有的形狀和顏色,避免了過去傳(chuán)統(tǒng)工藝(65℃熱空氣烘24小時)產品顏色(sè)、形狀、風味和營養成分變化的缺點,產品質量大(dà)大(dà)提高。法國國際微(wēi)波公司製造的微波真空幹燥機(jī)(2450MHz,48Kw)微波真空幹燥室直徑為1.5m,長度12m,加工速溶桔粉,產品不僅(jǐn)保持原有的色香(xiāng)味,其維生(shēng)素的(de)保留遠(yuǎn)遠高於噴霧幹燥。近(jìn)年來國內外對高檔脫水蔬菜的需求(qiú)量很(hěn)大,而脫水蔬(shū)菜的生產,其幹(gàn)燥工藝是決(jué)定產品質量的關鍵,采用真空冷凍幹(gàn)燥製備(bèi)脫水蔬菜雖然質量好,但真空冷凍幹燥設備(bèi)價格昂貴,生產成本高;80年代以來國外已有采用真空微波——熱風(45%~55%)生產(chǎn)脫水蔬(shū)菜(cài),在質量上與冷凍幹燥(zào)工藝生產的產品相當,而一次性(xìng)投資少,總成本有較大幅度下降。
4. 結(jié)束語(1)
真空幹燥具(jù)有(yǒu)幹燥溫度低,幹(gàn)燥室內相對缺氧,可避(bì)免脂肪氧化,色素褐變等一係列優點,適合於熱敏感(gǎn)性食品(pǐn)物(wù)料的幹燥,此外設備成本、幹燥(zào)費用也相對(duì)較低,真空幹(gàn)燥在食品幹燥中點有重要的(de)地位。(2)
真空幹燥與微波加熱技術或其它幹燥方法相(xiàng)結合,出現了不少新型(xíng)的真(zhēn)空幹燥裝置,賦(fù)予了真空幹燥新的內涵及生命力。(3)
真空微波幹燥吸收了微波加熱和真空幹燥兩者的優點,是一種很有前途的(de)幹燥技術,建議我國加快研製、開發真(zhēn)空微波幹燥裝置。
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