食品真空幹燥裝置及其進展

真空幹燥在食品（pǐn）工業中有廣泛的重要的應用，進幾年來，真空（kōng）技術與微波加熱技術和其它（tā）幹燥（zào）技術相結合，出（chū）現了一些新的（de）真空幹燥裝置類（lèi）型（xíng），提出了我（wǒ）國應加快研製開（kāi）發（fā）真空微波幹燥裝置的新觀點。
      0.
      前言當前，食品加工技術的一個重（chóng）要發展趨勢是^大（dà）限度地保持食品（pǐn）的營養和色香味，而幹（gàn）燥工藝和設備的選擇對食品產品的營養、色香味有很大（dà）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，前者需要考（kǎo）慮食品衛生、營養損失、色香（xiāng）味變化等等，對幹燥（zào）溫度和時間有嚴格限製；食品幹燥又不同（tóng）於醫藥產品的幹燥，因為食品（pǐn）往往是低附加值產品，而藥品一般是高附加值產品，前者必須考慮（lǜ）幹燥過程（chéng）的經濟性。圍繞著“質量和經濟”，近年（nián）來食品（pǐn）幹燥技術和（hé）設備還是取（qǔ）得了不少進步（bù），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（kōng）幹（gàn）燥裝置新的內涵和生命力。
      1．
      食（shí）品真空（kōng）幹燥的特點真（zhēn）空幹燥是基於這樣一基本原理：水的飽和蒸氣壓與溫度緊密相（xiàng）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成分維生素等的（de）破壞，同（tóng）時提高了幹燥速度。此（cǐ）外在真空係統中，單位體積內空氣的含量低於大氣中的含量，在這相對缺氧的環境下進行食品幹燥可（kě）以減輕甚（shèn）至避免食（shí）品中脂肪的氧化機會，色素褐變或其它氧化變質等，所以采用真空幹燥（zào）獲得（dé）較好的（de）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（yè）有廣泛的應用，國內也（yě）開發和引進了各種真空幹燥設備，其結構形式多（duō）種多樣（yàng）。在食品工業中常用的形式主要有箱式、雙錐式真空（kōng）幹（gàn）燥器，帶式真空幹燥器等。這些傳（chuán）統的真空幹燥裝置主要采用熱風，蒸汽或電等加（jiā）熱，利用熱（rè）傳導，對流或輻射原理將熱量從外部（bù）傳到物料內部。
      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，在真空幹燥箱（xiāng）內有多塊中空加熱板，加熱板（bǎn）裏麵一般通蒸氣加熱，也可用電加熱或其它輻射（shè）加熱。物料放在金屬盤裏置於加熱板上，熱（rè）量通過熱傳導到（dào）達物料內部，使水份（fèn）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、漿體、粉體和散粒食品物料的幹燥。
      2．2雙錐真空幹燥器雙（shuāng）錐真（zhēn）空幹燥器（qì）是（shì）使有對稱夾套的圓錐形容（róng）器回轉，借內部圓錐體本身的傾（qīng）斜度使物料不斷被攪拌，通過回轉接頭（tóu）由回轉軸的一側送入（rù）蒸汽或加熱載體，並借助於設另一端軸中（zhōng）心的帶過濾網的排氣管排氣。雙錐真空幹（gàn）燥器能達到較高真空度，內部結構簡單（dān），清理容易（yì），物料能全部排出。
      2．3真空帶式幹燥器真空帶式幹燥器是由一連續的不鏽鋼帶（dài）組成的，鋼帶繞過（guò）加熱滾筒（tǒng）和冷卻滾筒，結構呈多層式，構成幹燥器主體，然後納入密閉的真空室內。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（xià），物料在加熱板上呈沸騰狀發泡，故成品具有多孔性；全係統為（wéi）密閉操作，衛生條件好，實際操（cāo）作真空度100~10Kpa之間，加熱溫度為150℃左右，其運條件（jiàn）(幹燥溫度和（hé）時間)介於冷（lěng）凍幹燥和噴（pēn）霧幹燥之間，成品質量與冷凍幹燥很接近，但（dàn）冷凍幹燥是間隙操作而真空帶式（shì）幹燥機是連（lián）續作業，特別適合於熱敏性和（hé）極易氧化的食品的（de）幹燥，液態或漿（jiāng）狀（zhuàng）物料勻可使用，食品中常用此幹燥橙（chéng）汁、蕃茄汁、速溶（róng）茶等。
      2．4真空滾筒幹燥機真空滾筒幹（gàn）燥機（jī）將滾筒密閉（bì）在真空室內，在真空滾筒幹（gàn）燥機中，進料、卸料和刮料等都必須從幹燥室外進行控製（zhì），因此幹燥成（chéng）本很高，故隻能用於非常熱敏性食品的幹燥，如果（guǒ）汁、酵母、嬰兒食（shí）品等（děng）。
      3．
      真空幹燥裝置的新進展（zhǎn）傳統的（de）真空幹燥裝置大多采用熱傳導（dǎo）、對流（liú）或熱輻射的方式加熱（rè），加熱速度慢且不（bú）夠均勻，近幾年來，研究者將真空技術與微波加熱技術及其它幹燥技術相結合，出現了一些新的真空（kōng）幹燥裝置類（lèi）型。
      3．1真空（kōng）冷（lěng）凍幹燥水有三種聚集狀（zhuàng）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（lái）越低，越來越靠（kào）近冰點。當壓力下降到某一值時，沸點即與冰點相（xiàng）結合，固態冰可以不經過液態而直接轉化為汽態。水的三相點壓力為610.5Pa，三相點溫度為0.0098℃，在壓力低於三相點（diǎn）壓力時，固態冰可以吸收熱量直接轉化為汽態的水蒸汽，冷凍幹燥的原理就（jiù）在於此。真空冷凍幹燥（zào）時，產（chǎn）品放在真空室內，處在兩加熱板之間，利用低溫激發遠紅外加熱，保證幹燥均勻，加熱板的溫度是按幹燥過程的加（jiā）熱曲線^控製的。真空度的選（xuǎn）擇要能保證整（zhěng）個幹燥過程中所有水份都以冰的（de）形式而不溶融，對（duì）於大多數蔬菜和肉類（lèi）來（lái）說，選擇0.5~1Pa,相應於25℃左右的升華溫度為（wéi）適。由（yóu）於真（zhēn）空冷（lěng）凍（dòng）幹燥食（shí）品是在很低的溫度下脫水（shuǐ），食品的營養成分風味物質損失少（shǎo），可（kě）以^大限度地保留原有的營養和風味，複水性極好，可在數秒至數分鍾內完成複原（yuán），其（qí）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（zào）一次性投（tóu）資很大，令很多食品廠家望而卻步，如丹麥的ATLAS的RAY50型凍幹設備(凍幹麵積45m2
      )報價高達105萬美元（yuán），國產凍幹機剛剛起步，質量方麵與國外產品（pǐn）還有（yǒu）很大的差距，此外真空冷（lěng）凍幹燥的生產費用也較高，這是因為（wéi）需要維持較高的真空和(-25℃)的（de）低溫，幹燥時間長，能耗較高，這些因素使冷（lěng）凍幹燥（zào）在食品工業中使用帶來很大的阻力。
      3．2噴射（shè）式連續真空幹燥器又稱（Filtermat噴霧幹燥器)
      噴射式連（lián）續真空幹燥器又稱Filtermat噴霧幹燥器，相當於是（shì）帶式真空幹燥器與噴霧（wù）幹燥器的（de）組合（hé）。Niro
      Hudson公司研製的該種（zhǒng）幹燥器成功地解決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高（gāo）或酸含量高的食（shí）品物料的幹燥問題，粘性大的物料用傳統的噴霧幹燥（zào）器會發生粘壁現象，幹燥困難。幹燥過程中物（wù）料通過壓力噴嘴垂直向下噴向（xiàng）噴霧（wù）幹燥室，熱空氣也向下噴，半幹的粉末物料聚集在移動（dòng）的網帶上，尾（wěi）氣也由風機排出，幹燥好的物料在網帶上進（jìn）一（yī）步移（yí）動、冷卻、收集。由於噴霧塔內維持中等的真空度（dù），熱風溫度隻需（xū）100℃左右，而一般的噴霧幹（gàn）燥熱風溫度150℃左右，因而熱敏性物料損（sǔn）失（shī）少，同時降低了噴霧（wù）塔內的高度。
      3．4微波真（zhēn）空（kōng）幹燥微波是波長1.0~0.001m，頻率為300~300000MHz，具有穿透性的電磁（cí）輻射波，微波幹燥原理是：微波發生（shēng）器將微波輻射到幹（gàn）燥物料上，當（dāng）微（wēi）波射入物料內部時，透使水等極（jí）性分子隨微波的頻率作同步旋轉，例如幹燥蔬菜類製品采用915MHz的（de）微波，則蔬菜內的極性水分子等每秒轉動9.15億（yì）次，水等極性分子（zǐ）作如此高速旋轉的結果使物料瞬時產生摩擦熱，導（dǎo）致物料表麵和內（nèi）部同時升溫，使大量的水分子從物料逸出，達到物料幹燥的效果。傳統的加熱方法如蒸汽、熱風、電等加熱是利用（yòng）熱傳導、對流、輻射的原理將熱量從外部傳（chuán）物料內部，由表及裏需（xū）要一（yī）定（dìng）的時間，物料的熱傳導性能越差所（suǒ）需的時間就越（yuè）長（zhǎng），因此加（jiā）熱速度（dù）慢且受熱不（bú）均勻，能耗較高。微波加熱是使被加熱物體本身成為發熱體，故稱（chēng）之為內部加熱方法，微波從四麵八方穿過食品，食品（pǐn）內外同時加熱，既不需要傳熱（rè）介質，也不利用對流，食（shí）品內外溫度同時上升，加熱速度快（kuài）而均勻，僅需傳統加熱方法的幾（jǐ）分之一或幾^之一，並能（néng）較好（hǎo）保留食（shí）品中維生素及食品原有的色香味。有實驗表明，曬幹的鮮菜其葉綠素、維生素等營養成分僅剩3%，陰幹則可保留17%，熱風快速幹（gàn）燥可（kě）保留40%，微波幹燥可保留60%~90%，真空冷凍幹燥可保（bǎo）留97%{2}。微波真空幹燥是將微波技術和真空技術有機地結合，充分發揮微波加（jiā）熱快和均勻，真空條件（jiàn）下水汽化點（diǎn）低的特點，是一項（xiàng）很有前途的幹燥技術。微波真空幹燥技術在（zài）法國、日本、美國近年來已（yǐ）由實驗室推向工業化生產，這種技術很適合於熱（rè）敏（mǐn）性（xìng）食品的深加工。
      美國加州（zhōu）大學與某公司合作，使用微波真空幹燥無籽葡萄幹，保持了葡萄原有的形狀和顏色，避免了過去（qù）傳統工藝(65℃熱空氣烘24小時)產品顏色、形狀、風（fēng）味和營（yíng）養成分變化的缺點，產品質量大大提高。法國國際（jì）微波公司製造（zào）的微（wēi）波真（zhēn）空幹（gàn）燥機(2450MHz，48Kw)微波真空幹（gàn）燥室直（zhí）徑為1.5m，長度（dù）12m，加工速溶桔粉（fěn），產品不僅保持原有的色香味，其維生素的保（bǎo）留遠遠高於噴霧幹燥。近（jìn）年來（lái）國內外對高檔脫水蔬菜的需求量很大，而脫水蔬菜的生產，其幹燥工藝是決定產品質量（liàng）的（de）關鍵，采用真空冷凍幹燥製備脫水蔬菜雖然質（zhì）量好，但（dàn）真空冷凍幹燥設備價格昂貴，生產成本高；80年代（dài）以（yǐ）來國外（wài）已有采用真空微波——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，總成本有較大幅度（dù）下降。
      4． 結束語（yǔ）（1）
      真空幹燥具有幹燥溫度低，幹燥（zào）室內相對（duì）缺氧（yǎng），可避免脂肪氧化，色素褐變等一係列優點，適合於熱敏感性食品物料（liào）的幹燥，此外設（shè）備成本、幹燥費用也相對較低，真空幹燥在食品幹燥中點有重要的地位。（2）
      真空幹燥與微波加熱技術或其它幹燥方法相結合，出現了不少新（xīn）型（xíng）的真空幹燥裝置（zhì），賦予了真空幹燥新的內涵（hán）及生命力。（3）
      真空微波幹（gàn）燥吸（xī）收了微波加熱和真空幹燥兩者的優點，是一種很有前途（tú）的幹燥技術，建議我國加快研製、開發真空微波幹燥裝置。