真空冷凍干燥技術(shù)是食品脫水加工技術(shù),,與常用的熱風(fēng)烘干方法相比,,用該技術(shù)加工而成的產(chǎn)品,具有保質(zhì)期長,,復(fù)水性好,,并且其色、香,、味,、營養(yǎng)俱佳等特點(diǎn)。凍干后的產(chǎn)品體積形態(tài)基本不變,,物質(zhì)呈海綿狀,,無干縮現(xiàn)象??蓱?yīng)用于各種食品行業(yè),,如水果,蔬菜,,調(diào)味品,,水產(chǎn)品,品,,生物制品,,飲料,標(biāo)本等領(lǐng)域,。味美色佳,,且營養(yǎng)價(jià)值高,而且利于長時(shí)間保存,。
所謂真空冷凍干燥就是將含水物質(zhì),,經(jīng)預(yù)處理后,在-30℃急速冷凍和真空環(huán)境下,,使其中的水份從固態(tài)升華成氣態(tài),,以除去水分而保存物質(zhì)的干燥方法。
真空凍干燥設(shè)備是我公司公司已形成了單臺凍干設(shè)備面積從0.5m2~280m2的系列化,??蛻舯榧罢憬⒑幽?、云南,、山東,、福建,、海南、湖北等省,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好,,其凍干食品的質(zhì)量出口標(biāo)準(zhǔn),。
真空冷凍干燥設(shè)備主要包括:食品預(yù)凍系統(tǒng)、干燥倉系統(tǒng),、加熱系統(tǒng),、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng),、物料傳送系統(tǒng),、媒體系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng),、清洗系統(tǒng),。
二 工作原理
1 真空冷凍干燥就是將含水物質(zhì),經(jīng)預(yù)處理后,,在-30℃急速冷凍和真空環(huán)境下,,使其中的水份從固態(tài)升華成氣態(tài),以除去水分而保存物質(zhì)的干燥方法,。
真空冷凍干燥設(shè)備主要包括:食品預(yù)凍系統(tǒng),、冷凍干燥罐、加熱系統(tǒng),、真空系統(tǒng),、制冷系統(tǒng)、物料傳送系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng),。
2 FD系列生產(chǎn)型凍干設(shè)備,,按加熱板名義面積區(qū)分,共有50,、75,、100、150,、200?1?71?1?77O等不同規(guī)格,,主要差別在于干燥倉的長度不同,可裝的盛料滑車數(shù)量不同,,從每倉2輛到8輛不等,。
三 真空凍干設(shè)備組成
本機(jī)主要由干燥箱、冷凝器(捕水器),、加熱系統(tǒng),、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)六大部件組成,。
1 干燥箱
是一能抽真空和加熱的密閉器,,物料的升華干燥過程是在干燥室內(nèi)完成的,,物料是放在干燥室內(nèi)擱板上的不銹鋼托盤內(nèi)的,按每平方托盤面積8~12公斤的比例裝料,,每一層擱板上都有一個(gè)可供測量物料溫度的探頭,,用以監(jiān)測整個(gè)凍干過程中的物料溫度。門采用橡膠密封條,,應(yīng)注意關(guān)門時(shí)要把門上的手柄擰緊,,箱內(nèi)密封。
2 冷凝器(捕水器)
是凝結(jié)升華水氣的密閉裝置,,內(nèi)部有一個(gè)較大面積的金屬吸附面,,從干燥箱物料中升華出來的水蒸氣可凝結(jié)吸附在其金屬表面上,吸附面的工作溫度可達(dá)-45℃~-55℃,,冷凝器外形是不銹鋼或鐵制成的圓筒,,內(nèi)部盤有冷凝管,分別與制冷機(jī)組相連,,組成制冷循環(huán)系統(tǒng),。冷凝器與干燥箱連接采用真空蝶閥;采用不銹鋼管與真空泵組連接組成真空系統(tǒng),,筒內(nèi)冷凝管上部裝有化霜噴水管,,它通過真空隔膜閥與水管連接,這是為了化霜水等不進(jìn)入干燥箱和真空管道,。在冷凝器外部采用泡沫塑料板保溫絕熱,,外層包以不銹鋼板。
3 加熱系統(tǒng)
凍干機(jī)加熱系統(tǒng)的作用是對干燥箱內(nèi)物料進(jìn)行加熱,,以便使物料不斷地得到升華熱,,使物品以達(dá)到規(guī)定的含水率要求,凍干機(jī)加熱系統(tǒng)有不同的加熱方法,,在接觸式加熱中,,我們采用的是循環(huán)介質(zhì)加熱法。循環(huán)加熱系統(tǒng)由管道泵,、循環(huán)介質(zhì)箱,、加熱器、進(jìn)出管路,、液溫控制器等組成,。循環(huán)液由水4份、乙醇2份,,乙二醇4份配置成循環(huán)不凍液,,其凝固點(diǎn)為-120℃,在使用時(shí)液溫高不超過60℃,,當(dāng)加熱系統(tǒng)工作時(shí),,先對循環(huán)液進(jìn)行加熱,,液溫通過液箱控制調(diào)節(jié)儀選定的溫度自動(dòng)控制加熱, 管道泵開啟后,可將循環(huán)液送入干燥箱內(nèi)擱板中,,對擱板加熱,,然后返回液箱進(jìn)行加熱循環(huán),。而在輻射或加熱中我們采用蒸氣加熱高溫度為120℃,,由蒸氣電磁閥自動(dòng)控制溫度。
4 真空系統(tǒng)
真空系統(tǒng)有旋片真空泵或水環(huán)泵和羅茨真空泵組成,,羅茨泵為增壓泵不能單獨(dú)使用,,啟動(dòng)旋片泵或水環(huán)泵,使其工作一段時(shí)間,,當(dāng)系統(tǒng)中的真空度達(dá)到1Kpa以下時(shí),,再自動(dòng)啟動(dòng)羅茨泵。旋片泵結(jié)構(gòu),、羅茨泵結(jié)構(gòu)等見說明書,。該真空系統(tǒng)的真空表可使用電接點(diǎn)真空表,可根據(jù)預(yù)先選定的真空度值,,自動(dòng)控制羅茨泵的啟動(dòng),。干燥箱與冷凝器之間真空管道中,裝有真空蝶閥,,可根據(jù)使用要求開,、關(guān)。真空泵管路上,,裝有電磁放氣截止閥,,當(dāng)真空泵停止工作時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉真空管路,同時(shí)將空氣放入泵內(nèi),,真空泵油因負(fù)壓作用回放至真空管路中,,真空泵的連接管路之間裝有波紋軟管,防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng),。
5 制冷系統(tǒng)
凍干機(jī)制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機(jī)組(包括:水冷冷凝器,,油分離器、高壓管路,、干燥過濾器,、膨脹閥、蒸發(fā)器,、低壓管路組成),,采用氟利昂機(jī)組和R22制冷劑或氟制冷機(jī)組,制冷機(jī)組組成使凍干品速凍用的制冷系統(tǒng)和捕水器制冷系統(tǒng),。當(dāng)系統(tǒng)工作,,接觸加熱方式中擱板溫度可降至-35℃,。當(dāng)制冷系統(tǒng)工作時(shí),冷凝盤管的表面溫度可達(dá)-35~-55℃,,根據(jù)客戶需要采用單級或雙級制冷壓縮機(jī)組,,制冷好。
6 電氣控制系統(tǒng)
本設(shè)備電氣控制系統(tǒng)由電腦顯示記錄儀,、控制臺,、控制儀表、調(diào)節(jié)儀表等自動(dòng)裝置和電路組成,。它的功能是對凍干機(jī)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)控制,,控制設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
控制臺是溫度,、真空度巡檢儀的記錄控制儀表及各機(jī)組開關(guān)的集中集團(tuán),,控制臺的儀表板裝有溫度,真空度巡檢儀,,干燥箱和真空泵的真空計(jì),,溫度指示調(diào)節(jié)儀,液溫控制調(diào)節(jié)儀,,計(jì)時(shí)鐘等,。按鈕板上裝有各機(jī)組的開關(guān)等。凍干機(jī)還設(shè)有連鎖保護(hù)裝置,,如①前箱制冷時(shí)加熱管不能工作,;②真空表不到設(shè)定值,羅茨泵不能啟動(dòng),。③冷卻水未提供,,制冷機(jī)組不啟動(dòng)。④真空泵,、電磁閥帶放氣截止閥與真空泵電源表連在一起,,同時(shí)工作。⑤擱板加熱恒溫,,由溫度指示調(diào)節(jié)儀控制,。
四 凍干設(shè)備技術(shù)
凍干是從凍結(jié)的物料產(chǎn)品中去除水分的過程,凍干分為真空冷凍干燥和常壓冷凍干燥二種,,由于一些條件限制目前采用的是真空冷凍干燥,。凍干目的是保留產(chǎn)品的完整的生物和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其活性。象其它許多的技術(shù)步驟,,一種凍干的類型被稱做升華,,是自然發(fā)生的。升華指的是溶劑,,比如水,,象干冰一樣,,直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程。傳統(tǒng)的干燥會(huì)引起材料皺縮,,破壞細(xì)胞,。這種情況將不會(huì)發(fā)生在凍干里,因?yàn)楣腆w構(gòu)成被在其位置上的堅(jiān)冰支承著,。在冰升華時(shí),,它會(huì)留下孔隙在干燥的剩余物質(zhì)里。
凍干過程分為冷凍,、升華,、解析干燥三個(gè)階段,,每一個(gè)階段都有相應(yīng)的要求,,不同的物料其要求各不相同,各階段工藝設(shè)計(jì)及控制手段的差異直接關(guān)系凍干產(chǎn)品的質(zhì)量和凍干設(shè)備的性能,。
1,、冷凍階段
冷凍干燥要把原料進(jìn)行凍結(jié),使原料中的水變成冰,,為下階段的升華做好準(zhǔn)備,。凍結(jié)溫度的高低及凍結(jié)速度是控制目的,溫度要達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)以下,,不同的物料其凍接點(diǎn)各不相同,。凍結(jié)速度的快慢直接關(guān)系到物料中冰晶顆粒的大小,冰晶顆粒的大小對固態(tài)物料的結(jié)構(gòu)及升華速率有直接關(guān)聯(lián),。一般情況下,,要求1--3小時(shí)完成物料的凍結(jié),進(jìn)入升華階段,。
2,、升華階段
升華干燥是冷凍干燥的主要過程,其目的是將物料中的冰汽化移走,,整個(gè)過程中不允許冰出現(xiàn)溶化,,否則便告凍干失敗。升華的二個(gè)基本條件:一是冰不溶化,;二是冰周圍的水蒸汽低于610帕(正確的說法應(yīng)是低于物料凍結(jié)點(diǎn)的飽和蒸汽壓),。升華干燥一方面要不斷移走水蒸氣,使水蒸汽壓低于要求的飽和蒸汽壓,,另一方面為加快干燥速度,,要連續(xù)不斷地提供維持升華所需的熱量,這便需要對水蒸氣壓和供熱溫度進(jìn)行優(yōu)化控制,,以升華干燥能快速,、低能耗完成,。
3、解析干燥
物料中的冰晶升華干燥后,,物料內(nèi)留下許多空穴,,但物料的基質(zhì)內(nèi)還留有殘余的未凍結(jié)水分(它們以結(jié)合水和玻璃態(tài)形式存在)。解析干燥就是要把殘余的未凍結(jié)水分除去,,終得到干燥物料,。
五 凍干食品的前景及應(yīng)用
1、凍干食品的前景
食品脫水,,通常采用烘烤或日曬等方法來實(shí)現(xiàn),, 這種脫水方法的實(shí)質(zhì)是加熱蒸發(fā),加熱蒸發(fā)必然對食品產(chǎn)生相當(dāng)?shù)钠茐淖饔谩?食品脫水的另一種方法是將食品先凍結(jié)再在真空條件下使食品中的冰晶升華(冰直接變成汽叫升華)脫走,。 “凍干食品"就是采用人們比較生疏的凍結(jié)升華方法獲得的脫水食品,,可在室溫下保存,一般五年不壞,。
凍干食品是在低溫和真空條件下生產(chǎn)的,,在這種生產(chǎn)條件下,易氧化,、易揮發(fā),、熱敏性的物質(zhì)都能保存,而且能控制菌和酶的有害作用,, 因而凍干食品的形,、色、味,、營養(yǎng)成份都能保持同鮮品基本一樣,,而且復(fù)水性好。凍干食品在生產(chǎn)過程中不需添加劑,,因而是的綠色食品,。
2、應(yīng)用
方便食品領(lǐng)域次的方便面和方便米飯的配料,, 已采用色,、香、味俱全且復(fù)水特快的凍干肉丁,、蝦仁,、雞蛋以及小蔥、胡蘿卜,、香菜等,。
即時(shí)湯料領(lǐng)域用凍干食品搭配的各種湯料,用開水即沖即喝,既美味可口,,又方便衛(wèi)生,。
速溶飲品領(lǐng)域繼用凍干技術(shù)生產(chǎn)的速溶奶粉和速溶咖啡之后,又開發(fā)出速溶茶,、速溶菜汁粉,、速溶果汁粉等。這類速溶飲料,,具有原汁原味原營養(yǎng),、保質(zhì)期長、飲用方便等特點(diǎn),。
顆粒蔬菜領(lǐng)域選多種凍干蔬菜,根據(jù)人體營養(yǎng)需求合理搭配,,制成顆粒。這種蔬菜顆粒含有的葉綠素,、維生素,、 胡蘿卜素以及人體的微量元素,適宜兒童,、老人,、病人以及一些難于吃到蔬菜的人食用,。
凍干脫水蔬菜類:胡蘿卜,、油菜、蘑菇,、蔥,、蒜、青豆,、玉米,、菠菜等。
凍干脫水肉類:牛肉,、豬肉,、雞肉等。
凍干脫水水產(chǎn)品類:蝦仁,、魚片,、蟹肉等。
凍干脫水菜包以凍干脫水菜為主,,經(jīng)配方而成的牛肉包,、雞肉包、海鮮包,、蔬菜包等,。 10、脫水速食營養(yǎng)方便食品:蛋花湯,、速食粥,、滋補(bǔ)湯料等,。
對于沙漠、高原,、太空,、潛艇、軍艦,、遠(yuǎn)洋貨輪等地域生活人群以及軍需供給,,戰(zhàn)略儲備來源,真空冷凍干燥脫水食品無疑是佳選擇,。
果蔬脆片:由于凍干食品是幾乎不含水份的多孔結(jié)構(gòu),,因此它既脆又酥,利用該特任性制成的片狀果蔬凍干品(片,、塊,、粒)是及佳的休閑食品。其色,、香,、味及保存時(shí)間是目前市場上其他工藝制造的脆片不可比的
卡塞爾機(jī)械:凍干機(jī)