食品真空幹燥裝置及其進展

　　真空幹（gàn）燥在（zài）食品工業中有廣泛的重（chóng）要的應用，進幾年來，真空技術與微波加（jiā）熱技（jì）術和其它幹燥技術相結合，出現了一（yī）些新的真空幹燥裝置類型，提出了我國應加快（kuài）研製開發真空微波幹燥裝置的新觀點。
      0.
      前言（yán）當前，食品加工技術的一個重要發展趨勢是^大限（xiàn）度地保持食品的營養（yǎng）和色（sè）香味，而幹燥工藝和設（shè）備的選擇對食品產品的營養、色香（xiāng）味有很大影響。食品幹燥有很多與“食品”相聯係的特點，它不同於化工產品的幹燥（zào），前者需要考慮食品衛（wèi）生、營養損失、色香味變化等等，對幹燥溫度和時間有嚴格限製；食品幹燥又不同於醫藥（yào）產品的幹燥，因為食品往往是低附加（jiā）值產（chǎn）品，而（ér）藥品一般是（shì）高附加值產品，前者必須考慮幹（gàn）燥過程（chéng）的經濟性。圍繞著“質（zhì）量和經濟”，近年來食品幹燥（zào）技術和設備還是取得了不少（shǎo）進步，而其中真空與其它幹燥方法或加熱技術相結合，賦予了真空幹燥裝置新的內涵和生命力。
      1．
      食品（pǐn）真空（kōng）幹（gàn）燥的特（tè）點真空幹燥是基於這樣一基本原理：水的飽（bǎo）和蒸氣壓與溫度緊密相關，在真空狀態下，水的沸點降低，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（le）幹燥速度。此外在真空係統（tǒng）中，單位（wèi）體積內空氣的（de）含量低於大氣中的（de）含量，在這相對缺氧的環境下進（jìn）行食品幹燥可以減（jiǎn）輕甚至避（bì）免食品中脂肪的氧化機（jī）會（huì），色素褐變或其它氧化（huà）變質等，所以采用真空幹燥（zào）獲得較好的食品質量。
      2．
      傳統的真空幹燥裝置真空幹燥在食品、製藥、化工等行業有廣（guǎng）泛的應用，國內也開發（fā）和引進（jìn）了各種真（zhēn）空幹燥設備，其結構形式多種多樣。在（zài）食品工業中常用的形式主要有箱式、雙（shuāng）錐式真空幹燥器，帶式真空幹燥器等。這（zhè）些傳統的（de）真空幹燥裝置主要采（cǎi）用熱風，蒸汽或電等加熱（rè），利用熱（rè）傳導，對流或輻射原理將熱量從（cóng）外部傳到物料內部（bù）。
      2．1箱式真空幹燥（zào）器箱式真空幹燥是曆史^悠久，也是^簡單的一種真空幹燥器，在真空幹燥箱內有多塊中空加熱板，加熱板裏麵一般通蒸氣加熱，也可用電加熱或其它（tā）輻射（shè）加熱。物料放在金屬盤裏（lǐ）置於加熱板上，熱量（liàng）通過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普遍，適用於液體、漿（jiāng）體、粉體和散粒食品物料的（de）幹燥。
      2．2雙錐真空幹燥（zào）器雙錐真（zhēn）空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（běn）身（shēn）的傾斜度使物料不（bú）斷被攪拌（bàn），通過回轉接頭由回轉軸的一側送入蒸汽或加熱載體，並借（jiè）助於設另（lìng）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（dù），內部結構（gòu）簡單，清理容易，物料能全部排出（chū）。
      2．3真空（kōng）帶式幹燥器真空帶式幹（gàn）燥（zào）器是由一連（lián）續（xù）的不鏽鋼帶組（zǔ）成的，鋼帶繞過（guò）加熱滾筒和冷卻滾筒，結構呈多層式，構成幹（gàn）燥器主體，然後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動，由於在真空條件（jiàn）下，物料在加熱板上呈（chéng）沸騰狀發泡，故（gù）成品具有多孔性；全係統為（wéi）密（mì）閉操作，衛（wèi）生條件好，實際操作（zuò）真空度100~10Kpa之間，加熱溫度為（wéi）150℃左右，其運條件(幹燥溫度和時間)介於冷凍（dòng）幹燥和噴（pēn）霧幹燥之間，成品質量與冷凍幹燥很接近，但冷凍幹燥（zào）是間隙操作而真空（kōng）帶式幹燥機是連續作（zuò）業，特別適合於熱敏性和極易氧（yǎng）化的食品的（de）幹燥，液態或漿狀物料勻可使用，食品中（zhōng）常用此幹燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等。
      2．4真（zhēn）空滾筒幹燥機（jī）真空滾筒幹燥機（jī）將滾筒密閉在真空（kōng）室內，在真空滾筒幹燥機中，進料、卸料和刮料等（děng）都必（bì）須從幹（gàn）燥室外進行控製，因此幹（gàn）燥成本很高，故隻能用於非常熱敏性食品的幹燥（zào），如果汁、酵（jiào）母、嬰兒食品等。
      3．
      真空幹燥裝置的新進展傳統的真空幹燥裝置大多采用熱傳導、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（yán）究者將真空技術與微波加熱技（jì）術及（jí）其（qí）它幹燥技術相結合，出現了一（yī）些新（xīn）的真空幹燥裝置類型。
      3．1真空冷凍幹燥水有三種聚集狀態，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（cè）越來越低，越來越靠近冰點（diǎn）。當壓力（lì）下降到某一值時，沸點即與冰點相結合（hé），固態冰可以不經過液態而直接轉化（huà）為汽態。水的三相（xiàng）點壓力為610.5Pa，三相（xiàng）點（diǎn）溫度為0.0098℃，在壓力低於三相點壓力時，固態冰可以吸收熱量直接轉化為汽（qì）態的水蒸汽，冷凍（dòng）幹燥（zào）的原理就在於此。真空冷（lěng）凍幹燥時，產品放在真空室內，處在兩加熱板之間，利用低溫激發遠紅（hóng）外加熱，保證幹燥均勻，加熱板的溫度是按幹燥過程的加熱曲線^控製的。真空度的選擇要（yào）能保證整個幹（gàn）燥過程中所有（yǒu）水份都以冰的形式而不（bú）溶融（róng），對於大多數蔬菜和肉類來（lái）說，選擇0.5~1Pa,相應（yīng）於25℃左右的升華溫度為適。由於真空（kōng）冷凍幹燥食（shí）品是在很低的溫度下（xià）脫（tuō）水，食品的營養成（chéng）分風味物質損失少，可以^大（dà）限度地（dì）保留（liú）原有的營養和風味，複水性極好，可在數秒至數分鍾內完成複原，其色、味、形與新鮮品基本完全相同。真空冷凍幹（gàn）燥產品很多：有咖啡、速溶茶、果汁、草藥等，蔬菜類有蔥、大蒜、薑、磨茹、肉類、鮮貝等。真空冷凍幹燥一次性投資很大，令很多（duō）食品廠家望而卻步，如丹麥的ATLAS的RAY50型凍幹設備(凍幹麵積45m2)
      報價高達（dá）105萬美（měi）元，國產凍幹機剛剛起步，質（zhì）量方（fāng）麵與國外產品還（hái）有很大的差距，此（cǐ）外真空冷凍幹燥的生產費用（yòng）也較高，這是因為需要維持（chí）較高的真空和(-25℃)的（de）低溫，幹燥時間長，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（zǔ）力。
      3．2噴射式連續真空幹燥器又稱（Filtermat噴霧幹燥器)
      噴射（shè）式連（lián）續真（zhēn）空幹燥器又稱Filtermat噴霧幹燥器，相當（dāng）於是帶式（shì）真空幹燥器與噴霧幹燥器的組合。Niro
      Hudson公司研製的該種幹燥器成（chéng）功地解決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高（gāo）的食品物料的幹燥問題，粘性大的物料（liào）用傳統（tǒng）的噴霧幹燥器會發生粘（zhān）壁（bì）現象（xiàng），幹燥困難。幹燥過程中物料通過壓力噴嘴垂（chuí）直向下噴向（xiàng）噴霧幹燥室，熱空氣也向下噴，半幹的粉末物（wù）料聚集在移動的網帶上，尾氣也由風機排出，幹燥好的物料在網帶上進（jìn）一步（bù）移動、冷卻（què）、收集（jí）。由於噴霧塔內維持中等的真空度，熱風溫（wēn）度隻（zhī）需100℃左右，而一般的噴霧幹（gàn）燥熱風溫度150℃左右，因而（ér）熱敏性物料損失（shī）少，同時降低了噴霧塔內的高度。
      3．4微波真空幹燥微波是波長（zhǎng）1.0~0.001m，頻率為300~300000MHz，具（jù）有穿透性的電磁輻射波，微波幹燥（zào）原理是：微波發生器將微波輻（fú）射到幹燥物料上，當微波射（shè）入物料內部時（shí），透使水（shuǐ）等（děng）極性分子隨微波的頻（pín）率作同（tóng）步旋轉，例如幹燥蔬菜類（lèi）製品采用915MHz的微波，則蔬菜內的極性水分子等每（měi）秒轉動9.15億（yì）次，水等（děng）極（jí）性分（fèn）子作如此高速旋轉（zhuǎn）的結果使物料瞬時產生摩擦熱（rè），導（dǎo）致物料表麵和內部同時（shí）升溫（wēn），使大量（liàng）的水分子從物料逸出，達到物料幹燥的效果。傳統的加熱方法（fǎ）如蒸汽、熱風、電等加（jiā）熱是（shì）利用熱傳導、對流、輻射的原理將（jiāng）熱量從外部（bù）傳物料內部，由表及裏需要一定的時（shí）間，物料的熱傳導性（xìng）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（shēn）成為發熱體（tǐ），故稱之為（wéi）內部（bù）加熱方法，微波從四麵八方穿過食品，食品內外同時加（jiā）熱，既不需要傳熱介質，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分之一或（huò）幾十分（fèn）之一（yī），並能較好保留食品中（zhōng）維生素及食（shí）品原有的色香味。有實驗表明，曬幹的鮮（xiān）菜其葉（yè）綠素、維生素等營養成（chéng）分（fèn）僅剩3%，陰幹則可保留17%，熱風（fēng）快速幹燥可保留40%，微波幹燥可保留（liú）60%~90%，真空冷凍幹燥（zào）可保留97%{2}。微波真空幹燥是將微波技術和真空技術（shù）有機地（dì）結合，充（chōng）分發揮微波加熱快和均勻，真空條件下水（shuǐ）汽化（huà）點低的特點，是一項很有（yǒu）前途的幹燥技術。微波真空幹（gàn）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，這種技術很適（shì）合於熱敏性食品的深加工。
      美國加州大學與某公司合作，使用微波真空（kōng）幹燥無（wú）籽葡萄幹，保持了葡萄原有的形狀和（hé）顏色，避免了（le）過去傳統工藝(65℃熱空氣烘（hōng）24小時)產品顏（yán）色、形狀、風味和營養成分變（biàn）化的缺點，產品質量大大提高。法國（guó）國際微波公司（sī）製（zhì）造的微波真空幹燥機(2450MHz，48Kw)微波真空幹燥室（shì）直徑為1.5m，長度12m，加工速溶桔粉，產品不僅保持原有的色香味，其維生素的保留遠（yuǎn）遠高於噴霧幹燥（zào）。近年來國內外對高檔脫（tuō）水（shuǐ）蔬菜的需（xū）求量很大，而脫水（shuǐ）蔬菜的生產，其幹燥工藝是決（jué）定產品質量的關鍵，采用真空冷凍幹燥製備脫水（shuǐ）蔬菜雖然質量好（hǎo），但真空冷凍幹燥設備價格昂貴，生產成本高（gāo）；80年代以來國外已有采（cǎi）用真空微波——熱風（45%~55%）生產（chǎn）脫水蔬菜，在質量上與冷凍幹燥工藝生產的產品相當，而一次性投資少（shǎo），總（zǒng）成（chéng）本有（yǒu）較大幅度下降。
      4． 結束語
      真空幹燥具有幹燥溫度低，幹燥室內相對缺氧，可避免脂（zhī）肪氧化，色素褐（hè）變等一係列優點，適合（hé）於熱敏感性食品物（wù）料的幹燥（zào），此外設備成本、幹燥費用（yòng）也相對較低，真空幹燥在食品幹燥中點有重要的地位。
      真（zhēn）空幹燥與微波加熱技術或其它幹燥（zào）方（fāng）法（fǎ）相結合，出現（xiàn）了不少（shǎo）新型的真空幹燥裝置，賦予了真空幹燥（zào）新的內涵（hán）及生命力。
      真空微波幹燥吸收了微波（bō）加熱和真空幹燥兩（liǎng）者的優點，是一種很有前途的幹燥技術，建議我國加快研製（zhì）、開發真空微波幹燥裝置。