食品真空冷凍干燥機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)?

干燥脫水技術(shù)是一項(xiàng)適用于蔬菜、水 果、肉類、水產(chǎn)、藥品的護(hù)色、保鮮、保質(zhì)、保營(yíng)養(yǎng)成分 的加工技術(shù) ,其原理是在真空狀態(tài)下 ,利用升華 原理 ,使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分不經(jīng)過冰的融化 直接以冰態(tài)升華為水蒸氣而除去 ,從而獲得干燥制 品的技術(shù) ,簡(jiǎn)稱凍干技術(shù)。用此方法生產(chǎn)的食品叫 真空凍干食品。由于真空冷凍干燥是在低溫、高真 空狀態(tài)下進(jìn)行 ,物料中的水分直接從固態(tài)升華為氣 態(tài) ,因而可以zui大限度地保持被干物料的細(xì)胞活性 以及被干物料的色、香、味、形和營(yíng)養(yǎng)成分 ,而且復(fù)水 性能好。凍干食品是采用現(xiàn)代脫水技術(shù)與工藝加工 而成的集方便、保健、為一體的高品質(zhì)綠色食品 ,避免了傳統(tǒng)脫水方法帶來的變色、變質(zhì)、變味、成 分流失、無法還原等缺陷。

食品真空冷凍干燥機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

     凍干食品在市場(chǎng)上的產(chǎn)量以每年 30 %的 速度遞增 ,正成為貿(mào)易的大宗食品。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,目 前 ,美國(guó)年消費(fèi)凍干食品 500 萬噸 ,日本 160 萬噸 , 法國(guó) 150 萬噸 ,其它的消費(fèi)數(shù)量也很可觀[1 ] 。 國(guó)內(nèi)在凍干方面的研究起步較晚 ,近年來一些科研 單位對(duì)某些產(chǎn)品進(jìn)行了工藝研究 ,東北大學(xué)成功研 究了人參凍干工藝 ,四川大學(xué)研究了牦牛肉的冷凍 干燥工藝。此外 ,上海華裔發(fā)展有限公司將一些名 菜如宮保雞丁等 ,用凍干工藝加工 ,已在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專 利。隨著人們對(duì)凍干產(chǎn)品需求量的逐年增大 ,凍干 設(shè)備也有了較大的發(fā)展。

1 　真空冷凍干燥設(shè)備的原理及組成 真空冷凍干燥設(shè)備的工作原理是 :先將物料凍 結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下 ,使水分變成固態(tài)的冰 ,然后將 經(jīng)過前處理的預(yù)凍食品裝入干燥倉(cāng)內(nèi) ,在低溫真空 狀態(tài)下 ,由加熱板導(dǎo)熱或輻射方式供給食品熱能 ,使 食品中的水分直接由冰升華成水蒸氣。不斷升華出 的水蒸氣 ,由真空泵組抽至捕水倉(cāng)內(nèi) ,在 - 40～ - 45 ℃的排管外壁上凝結(jié)被捕捉 ,直至按凍干曲線 達(dá)到規(guī)定的要求而停止供熱和抽真空 ,完成食品凍 干全過程。真空冷凍干燥機(jī)(簡(jiǎn)稱凍干機(jī)) 主要由真 空冷凍干燥箱(簡(jiǎn)稱凍干箱) 、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、 加熱系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)等幾部分組成。

1. 1 　干燥箱 干燥箱是一個(gè)真空密閉容器 ,是冷凍干燥設(shè)備 的重要組成部件之一 ,是干燥過程中傳熱和傳質(zhì)的 場(chǎng)所 ,它的性能直接影響到冷凍干燥設(shè)備的性能。 如果帶有蒸氣消毒滅菌功能 ,凍干箱還應(yīng)是一個(gè)低 壓內(nèi)壓容器。干燥室的形狀主要有圓形和矩形兩 種 ,圓形干燥室操作容易、強(qiáng)度高、制作費(fèi)用低 ,但其 內(nèi)部空間的利用率低 ;矩形干燥室的空間利用率高 , 但制造費(fèi)用高。

1. 2 　真空系統(tǒng) 真空系統(tǒng)包括真空干燥室、隔離閥、水蒸氣捕集 冷凝器、真聯(lián)式旋片真空泵、聯(lián)接管道以及放氣閥 等。系統(tǒng)內(nèi)空氣水蒸氣的抽除是由真空泵完成的當(dāng)真空泵工作時(shí) ,打開隔離閥 ,真空干燥室內(nèi)的空氣 及水蒸氣經(jīng)過水蒸氣捕集冷凝器捕獲水分后進(jìn)入真 空泵 ,由真空泵排氣口排出系統(tǒng)。為防止經(jīng)水蒸氣 捕集冷凝器后抽除的氣體中含有的極少量的水蒸氣 進(jìn)入泵內(nèi) ,系統(tǒng)內(nèi)配置了氣鎮(zhèn)閥 ,冷凍干燥時(shí) ,打開 氣鎮(zhèn)閥。在真空泵的排氣口裝有油霧捕集器 ,以防 止排出氣體中的煙霧污染室內(nèi)環(huán)境。

1. 3 　加熱系統(tǒng) 為了使凍結(jié)后制品中的水蒸氣不斷地從冰晶中 升華 ,就必須提供水蒸氣升華所需的足夠熱量 ,因此 要配置加熱系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)除加熱板以外 ,還包括 熱媒加熱罐、換熱器、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵及管路、閥 門、液位計(jì)、溫度傳感器等。

1. 4 　制冷系統(tǒng) 水蒸氣凝結(jié)器又稱為冷阱 ,是制冷系統(tǒng)的主要 部件。在 13. 3 Pa 真空下 ,質(zhì)量為 1 g 的冰升華可生 成 100 m3 的水蒸氣 ,若這大量的水蒸氣不加以處理 而由真空泵抽出 ,則需要大容量的抽氣機(jī)才能維持 所需的真空度。冷阱的作用是將干燥室中的水蒸氣 冷凝吸附變成冰 ,以免進(jìn)入真空泵 ,一方面可以減少 真空泵的工作負(fù)擔(dān) ,另一方面能夠保證干燥室具有 較低的真空度。

1. 5 　自動(dòng)控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)是凍干機(jī)的指揮機(jī)構(gòu) ,凍干機(jī)的 控制包括制冷機(jī)、真空泵的起、停 ,加熱溫度的控制 , 物料溫度、冷阱溫度、真空度的測(cè)試與控制 ,自動(dòng)保 護(hù)和報(bào)警裝置等。自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能是對(duì)凍干機(jī) 的各個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、顯示 ,根據(jù)預(yù)先的設(shè)置對(duì) 凍干機(jī)進(jìn)行控制 ,使其運(yùn)行在規(guī)定的狀態(tài) ,并可 對(duì)故障狀態(tài)報(bào)警并自動(dòng)應(yīng)急處理。通過測(cè)量和記錄 凍干過程的工藝參數(shù) ,可以完整地了解整個(gè)凍干過 程。對(duì)這些參數(shù)實(shí)施有效地控制 ,則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整 個(gè)凍干過程的優(yōu)化。即在保證產(chǎn)品品質(zhì)的前提下 , 提高生產(chǎn)效率及減少能量消耗。 2 　食品凍干機(jī)的研究現(xiàn)狀 食品凍干機(jī)的突出特點(diǎn)是產(chǎn)量高 ,脫水量大。 因此 ,要求真空系統(tǒng)排氣量大 ,真空度不高。目前除 采用大型捕水器和羅茨旋轉(zhuǎn)泵機(jī)組之外 ,大多采用 幾級(jí)串聯(lián)的水蒸氣噴射泵 ,這種泵能直接以氣態(tài)排 除水蒸氣 ,系統(tǒng)中不必設(shè)置捕水器。由于裝料量大 , 大多采用裝料車。食品凍干機(jī)中 ,丹麥阿*的 RA Y型間歇式和 CONRAD 型連續(xù)式凍干機(jī) ,日本共和真空株式會(huì)社的無隔離干燥過程水氣凝結(jié)器除 冰再生技術(shù)和 TL 型液體食品密閉系統(tǒng)管式凍干機(jī) 可代表世界食品凍干機(jī)的*技術(shù)。1989 年 10 月 17 日保加利亞的索非亞成立了低溫生物學(xué)和冷凍 干燥 技 術(shù) 研 究 所 ( Institute of Cryobiology and Lyophilizatin in Sofia ,簡(jiǎn)稱 ICL) ,主要研究宇航食 品、兒童食品、方便食品、保健食品和營(yíng)養(yǎng)食品。該 研究所的科研實(shí)力目前在世界上*三位 ,僅次 于美國(guó)和俄羅斯[2 ] 。

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