食品真空幹燥裝置及其進展

　　真（zhēn）空幹燥在食品工業中有廣泛的重（chóng）要的應用，進（jìn）幾（jǐ）年來，真空技術與微波加熱技術和其它幹燥技術相結合，出現了一些新（xīn）的真空幹燥裝置類型，提出了（le）我國應加快研製開發真空微波幹燥裝置的新觀（guān）點。
      0.
      前言當前，食品（pǐn）加工技術的一個重要發展（zhǎn）趨勢是^大限度地保持食品的營養和色香味，而幹燥工藝和設備的選擇對食品產品的營養（yǎng）、色（sè）香味有很大影響。食品幹燥有很多與“食品”相聯係的特點（diǎn），它不同於（yú）化工（gōng）產品（pǐn）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限製；食品幹燥又不同於醫（yī）藥產品的幹燥，因（yīn）為食（shí）品往往是低附加值（zhí）產品，而藥品一般是（shì）高附加值產品，前者必須考（kǎo）慮（lǜ）幹燥過程的經濟性。圍繞著“質量和經濟”，近年來食品（pǐn）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（xiàng）結合，賦予（yǔ）了真空（kōng）幹燥裝置新的內涵和（hé）生命力（lì）。
      1．
      食品真空幹燥的特（tè）點真空（kōng）幹燥是基於這樣一基本原理：水的飽和（hé）蒸氣壓與溫度緊密相關（guān），在（zài）真（zhēn）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破壞，同時提高了幹燥速度（dù）。此外在真空係統中，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（jìng）下進行食品幹燥可以（yǐ）減輕甚至避免食品中脂（zhī）肪的氧化機（jī）會，色素褐變或其它氧化變質等，所以采用真（zhēn）空幹燥獲得（dé）較（jiào）好（hǎo）的食品質量。
      2．
      傳統的（de）真空（kōng）幹燥裝置真空幹燥在食品、製藥（yào）、化工等行業有廣泛的應用，國內也開發和（hé）引進了各種真空幹燥設備，其結構形式多種多樣。在食品工業（yè）中常用的形式主要有箱式、雙錐式真空幹（gàn）燥器，帶式（shì）真（zhēn）空幹燥（zào）器等。這些傳統的真空幹燥裝置主要采用熱風，蒸汽或電等加熱，利用熱傳導，對流或輻（fú）射原理將熱量從外部傳到物（wù）料內部。
      2．1箱式真空幹（gàn）燥器箱（xiāng）式真空幹（gàn）燥是曆史^悠久，也是（shì）^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（bǎn）裏（lǐ）麵（miàn）一般通蒸氣加熱，也可（kě）用電（diàn）加熱或其它輻射加熱。物料放在金屬盤裏置於（yú）加熱板上（shàng），熱量通過熱（rè）傳導到達物料內部，使水份加熱（rè）蒸發。箱式真空幹（gàn）燥器（qì）目前在實際中（zhōng）使用仍很普遍，適用於液體、漿體、粉（fěn）體和散粒食品物料的幹燥。
      2．2雙錐真空幹燥器雙錐真空幹燥器是使有對稱夾（jiá）套（tào）的圓錐形容器回轉，借內部圓（yuán）錐體本身的傾斜度使物料不斷被攪拌，通過回轉接頭由回轉軸的一側送入蒸（zhēng）汽或加熱載體，並借（jiè）助於設另一端軸中心的（de）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（dān），清理容（róng）易，物（wù）料能全部排出。
      2．3真空（kōng）帶式幹燥器真空帶式幹燥器是由一連續的不鏽（xiù）鋼帶組成的，鋼帶繞過加（jiā）熱（rè）滾筒和冷卻滾筒，結構（gòu）呈多層式，構成幹燥器主體，然後納入（rù）密（mì）閉的真空室內。物料簿（bù）簿地平鋪在帶式加熱板上隨（suí）之運動，由於（yú）在真空（kōng）條件下，物料在（zài）加熱板上呈沸騰狀發泡，故成品具有多孔性；全係統為密（mì）閉操作，衛生條件好，實際操作真空度100~10Kpa之間，加（jiā）熱溫度為150℃左右，其運條件(幹燥溫度和時間)介於冷凍幹燥和噴霧幹燥之間，成品質量與冷凍幹燥很接近，但冷（lěng）凍幹燥是間隙操作而真空帶式幹燥機是連續作業，特別適合於熱敏性和極易（yì）氧化（huà）的食品的幹燥，液態或漿（jiāng）狀物料勻可使用，食品中常用此幹（gàn）燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等（děng）。
      2．4真空滾筒幹燥機真空滾筒幹（gàn）燥機將滾筒密閉在真空室內，在真空滾筒幹燥機中，進料（liào）、卸料和刮料等都必須從幹燥室外進行控製，因此幹燥成本很高，故隻能用於非常熱敏性食品的幹燥，如（rú）果汁、酵（jiào）母、嬰兒食（shí）品等。
      3．
      真空幹燥裝置的新進展傳統的真空幹燥（zào）裝置大多采用（yòng）熱傳導、對流或熱輻射的方式加（jiā）熱，加熱速度慢且不夠（gòu）均勻，近幾年來，研究（jiū）者將真空技（jì）術（shù）與微波加熱技（jì）術（shù）及其它幹燥技術相結合，出現了一些（xiē）新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（tài），即液態、固態和汽態。隨（suí）著壓力的（de）不斷降低，冰點的（de）變化不大，而沸點側越（yuè）來越低，越來越靠近冰（bīng）點。當壓力下降到某一值時，沸點即與冰點相結合，固（gù）態冰可以不（bú）經過（guò）液（yè）態而直接轉化（huà）為汽態。水的（de）三相點壓力為610.5Pa，三相點溫度為0.0098℃，在壓力低於三相點壓力時，固態冰可（kě）以吸收熱量直接（jiē）轉化為汽態的水蒸汽（qì），冷凍幹燥的原理就在於此。真空冷凍（dòng）幹燥時，產品放在真空室內，處在兩加熱板之間，利用低溫（wēn）激發遠紅外加熱，保證幹燥均勻，加（jiā）熱板的溫度是按幹燥過程的加熱曲線^控製的。真空度的選擇要能（néng）保證（zhèng）整個幹燥過程中所有水份都以冰的形式而不溶融，對於大多數蔬菜和肉類來說，選擇（zé）0.5~1Pa,相應於25℃左右（yòu）的升華溫度為（wéi）適。由於真空冷凍幹燥食品是在很低的溫度下脫水，食（shí）品的營養成（chéng）分風味物質損失少，可以^大限度地（dì）保留原有的營養和風味，複（fù）水性極（jí）好，可在數秒（miǎo）至數分鍾內（nèi）完成複原，其色、味、形與新鮮品基本完全相同。真空冷凍幹燥產品很多（duō）：有咖啡（fēi）、速溶茶、果汁、草（cǎo）藥等，蔬菜類有蔥、大蒜、薑、磨茹、肉類、鮮貝（bèi）等。真空冷凍幹燥一次性投資（zī）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，國（guó）產凍幹機剛剛起步，質量（liàng）方麵與國外產（chǎn）品還有（yǒu）很大的差距，此外真（zhēn）空冷凍幹燥的生產費用也較高，這是因為（wéi）需要維持（chí）較（jiào）高的真空和(-25℃)的低溫，幹燥時間長，能耗較高（gāo），這些因素使冷凍幹燥在食品工業中使用帶來（lái）很大的阻力（lì）。
      3．2噴射式連（lián）續（xù）真空幹燥（zào）器又稱（chēng）（Filtermat噴霧幹燥器)
      噴射式連續（xù）真空幹燥器又稱Filtermat噴霧幹燥器，相當於是帶式真空幹燥器與噴霧幹燥器的組（zǔ）合。Niro
      Hudson公司（sī）研製的（de）該種幹燥器成功地解決了粘（zhān）性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高的食品物料的幹燥問（wèn）題，粘性大的物（wù）料用傳（chuán）統的噴（pēn）霧幹燥器會（huì）發生粘壁現（xiàn）象，幹燥困難。幹燥過程中物料通過壓力噴嘴垂直向下噴向噴霧幹燥室，熱空氣也向下噴，半（bàn）幹的粉末物料聚集在移動（dòng）的網（wǎng）帶上（shàng），尾氣也由風機排出，幹燥好的物料在網帶上進一步（bù）移動、冷卻、收集。由於噴霧（wù）塔內維持中等的真空度，熱風溫（wēn）度隻需（xū）100℃左右，而一般（bān）的噴（pēn）霧幹燥熱風（fēng）溫度150℃左右，因而熱（rè）敏性物料損失少，同時降低了噴霧塔內的（de）高度。
      3．4微（wēi）波真空幹燥微波是（shì）波長1.0~0.001m，頻（pín）率為300~300000MHz，具有穿透性的電磁輻射（shè）波，微波幹燥（zào）原理是：微波發生器將微波輻射到幹燥物料上，當微波射入物料內部時，透使（shǐ）水等極性分子隨微波的頻率作（zuò）同步旋轉（zhuǎn），例如幹燥蔬菜類製品采用915MHz的微波（bō），則蔬菜內的極性水分子等每秒轉動9.15億次，水等極性分子（zǐ）作如此高速旋轉的結果使（shǐ）物料瞬時（shí）產生摩擦熱，導（dǎo）致物（wù）料表麵和內部同時升溫，使大量的水分子（zǐ）從（cóng）物料逸出（chū），達到（dào）物料（liào）幹燥的效（xiào）果。傳統的加熱方（fāng）法如蒸汽、熱風、電等加（jiā）熱是利用（yòng）熱傳導、對流、輻射的原理將熱量從外部（bù）傳物（wù）料內部，由表（biǎo）及裏需要一定（dìng）的時間，物料的熱傳導性（xìng）能（néng）越（yuè）差所（suǒ）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（tǐ）本身成為發熱（rè）體，故稱之為內部（bù）加熱方法，微波從四（sì）麵八方穿過食品，食品內外同時加熱，既不需要傳熱介質，也不利用對流，食（shí）品內外溫度同時上升（shēng），加熱速度快而均勻，僅需傳（chuán）統加熱方法的幾分之（zhī）一或幾十分之（zhī）一，並能較好保留食品中（zhōng）維生素及食品原有（yǒu）的色（sè）香味（wèi）。有實驗表明，曬幹的鮮菜其葉綠素、維生素等營養成分僅（jǐn）剩3%，陰幹則可保（bǎo）留17%，熱（rè）風快速幹（gàn）燥可保留40%，微波幹（gàn）燥可保留60%~90%，真空（kōng）冷凍幹燥可保留97%{2}。微波真空幹燥是將微波技術和（hé）真空技術（shù）有機地結合，充（chōng）分發揮（huī）微波加熱快和（hé）均（jun1）勻，真空（kōng）條件下水汽化點低的特點，是（shì）一（yī）項很有前途的幹燥技術。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，這種技術很適合於熱敏性食品的深加工。
      美國加州（zhōu）大學與某公司合作，使用微波真空幹燥無籽葡（pú）萄幹，保持了葡萄原有的（de）形狀和顏色，避免了過（guò）去傳統工（gōng）藝(65℃熱空（kōng）氣烘24小時)產品顏色、形狀、風味和營養成分變化的缺點，產品質量大大提高（gāo）。法國（guó）國際微波公司（sī）製造（zào）的微（wēi）波真（zhēn）空幹燥機(2450MHz，48Kw)微波真空幹燥室直徑為（wéi）1.5m，長度12m，加工速溶桔粉，產品不僅（jǐn）保持（chí）原有的色香味，其維生素的保留遠遠高於噴霧幹燥（zào）。近年來國內外對高檔脫水蔬菜的需求（qiú）量很大，而脫水蔬菜的生產，其幹燥（zào）工藝是決定產品質量的關鍵，采用（yòng）真空（kōng）冷凍（dòng）幹燥製備脫水（shuǐ）蔬（shū）菜（cài）雖然質量好，但真空冷（lěng）凍幹燥設備（bèi）價格（gé）昂貴，生產成本高；80年代以來國（guó）外已有采（cǎi）用真空（kōng）微波——熱風（45%~55%）生產（chǎn）脫水蔬菜，在（zài）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（yǒu）較大幅度下降。
      4． 結束語
      真空幹燥具有幹燥溫度低，幹燥（zào）室內相對缺氧（yǎng），可（kě）避免脂肪氧（yǎng）化，色素褐變等一係列（liè）優點，適合於熱敏感（gǎn）性食品物料的幹燥（zào），此（cǐ）外設備成（chéng）本、幹燥費用也相對較低，真（zhēn）空幹燥在食品幹燥中點有重（chóng）要的地位。
      真空幹（gàn）燥與微波加熱技術或（huò）其它幹燥方法相結合，出現了不（bú）少新（xīn）型的真空（kōng）幹燥裝置，賦予了真空幹燥新的內（nèi）涵（hán）及生命力。
      真空微波幹燥吸收了微波加熱（rè）和真空幹燥兩者的優點，是一種（zhǒng）很有前途的幹燥技術，建議我國加快研製、開發真空微波幹燥裝置。