食品真空幹（gàn）燥裝置及其進展

真空幹燥在食品工業中有廣（guǎng）泛的重要（yào）的應用，進幾（jǐ）年來，真空技術（shù）與微波加熱技術和其它（tā）幹燥技術相結合（hé），出現了一些新的真空幹燥裝置類型，提出了我國應加快（kuài）研製開發（fā）真空（kōng）微波幹燥（zào）裝置（zhì）的新觀點。
      0.
      前言當前，食品加（jiā）工技術的一個（gè）重要（yào）發展（zhǎn）趨（qū）勢是^大限（xiàn）度（dù）地保持食品（pǐn）的營養和色香味，而幹燥工藝和設備的（de）選擇對食品產品的營養、色香味有很大影（yǐng）響。食品幹燥有很多與“食品”相聯係的特點，它不（bú）同（tóng）於（yú）化工產品的幹燥，前者需（xū）要考（kǎo）慮食品衛生、營養（yǎng）損失、色香味變化等等，對幹燥溫度和時間有嚴（yán）格限製；食品幹燥又不同於醫藥產品的幹燥，因為食品往（wǎng）往是低附加值產品，而藥品一般是高附加值產品，前者必須考慮幹燥過（guò）程的經濟性。圍繞著“質量和經濟（jì）”，近年來食品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（zào）方法或加熱技術相結合（hé），賦予（yǔ）了真空幹（gàn）燥裝（zhuāng）置新的內（nèi）涵和生（shēng）命力。
      1．
      食品真空幹燥的（de）特點（diǎn）真空幹燥是（shì）基於（yú）這樣一基本原理：水的飽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（kōng）下操作也就是在低溫下操作，可避免在高（gāo）溫下營養（yǎng）成分維生素等的破壞，同時（shí）提高了幹燥速度。此外在真空係統中，單位體積內空氣的含量低（dī）於大氣中的含量，在這（zhè）相對缺氧的環境下進行食品幹燥可以減輕甚至避免（miǎn）食品中脂肪的（de）氧化（huà）機會，色素褐變（biàn）或其它（tā）氧化變質等，所（suǒ）以采用真（zhēn）空幹燥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（shí）品、製藥、化工等行業有廣泛的（de）應用，國內也開發和引進了各種真空（kōng）幹燥設備，其結構形式（shì）多種多樣。在食品工業中常（cháng）用的形式主要有箱式、雙錐式真空幹燥器，帶式真空幹燥器等。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，對流或輻射原（yuán）理將熱量從外部傳到（dào）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（zào）器，在真空幹燥箱內（nèi）有多塊中空加熱板（bǎn），加熱板裏麵一般通蒸氣加（jiā）熱，也可用電加熱或其它輻射加熱。物料（liào）放在金屬盤裏置於加熱板上，熱量通過熱傳導到達物料內部，使水份（fèn）加熱蒸發。箱式真空幹（gàn）燥器目前在實際（jì）中使用仍很普遍，適用（yòng）於液（yè）體（tǐ）、漿體、粉體和散（sàn）粒食品物料的幹（gàn）燥。
      2．2雙錐（zhuī）真空幹（gàn）燥器雙錐真空幹燥器是使（shǐ）有對稱夾套的圓錐形容器回轉，借內部圓（yuán）錐體本身的傾斜度使（shǐ）物料（liào）不（bú）斷被攪拌，通過回轉接頭由回轉軸的一側（cè）送入（rù）蒸汽（qì）或加熱載體，並（bìng）借助於設另一端軸中心的帶過濾（lǜ）網的排氣管排氣。雙錐真空幹（gàn）燥器（qì）能（néng）達到較高真空度，內部結構簡單，清理容易，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（lián）續的不鏽鋼帶組成的，鋼帶繞過加熱滾筒和冷卻滾筒，結構呈多層（céng）式，構成幹燥（zào）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（yú）在真空條件下，物（wù）料在（zài）加熱板上呈沸騰狀發泡，故成品具有多孔性；全係統為密閉操作，衛生條（tiáo）件好，實際操作真空度100~10Kpa之（zhī）間，加熱溫（wēn）度為150℃左右，其運條件(幹燥溫度和時間（jiān）)介於冷凍幹燥和噴霧幹燥（zào）之間，成品質量與冷凍幹燥很接近（jìn），但冷凍幹燥是間隙操作而真空帶式幹燥機是連續作業（yè），特別適合於熱敏性和極易（yì）氧化的食品的幹燥，液態或（huò）漿狀物料勻可使（shǐ）用，食品中常用此幹燥橙汁（zhī）、蕃茄汁、速溶茶等（děng）。
      2．4真空滾筒幹燥機真空滾筒幹燥機將滾筒密閉在真空室內，在真空（kōng）滾筒幹燥機中，進（jìn）料（liào）、卸料和刮料等都必須（xū）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（mǐn）性食品的幹燥，如果汁、酵母、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，加熱速度慢（màn）且不（bú）夠均勻，近幾（jǐ）年來，研究者將（jiāng）真空技術（shù）與微波加熱技術及（jí）其它幹燥技術相結（jié）合，出（chū）現了一（yī）些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，即液態、固（gù）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（yuè）來越（yuè）低（dī），越來越（yuè）靠近冰點。當壓力下降到某一值（zhí）時（shí），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（qì）態。水的三相點壓力為610.5Pa，三相點溫度為0.0098℃，在壓力低（dī）於（yú）三相點壓力時，固態冰可以吸收熱量直接轉（zhuǎn）化為汽態（tài）的水蒸汽，冷凍幹燥的原理（lǐ）就在於此。真空冷凍幹燥時，產品放在真空室內，處在兩加（jiā）熱板（bǎn）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（dù）是按幹燥過程的加熱曲線^控製的。真空度的選擇要能保證（zhèng）整個幹燥（zào）過程（chéng）中所有水份都以冰的形式而不溶融，對於大多數（shù）蔬菜和肉類來說，選（xuǎn）擇（zé）0.5~1Pa,相應於（yú）25℃左右的升華溫度（dù）為適。由於真空冷凍幹燥食品是在很低的溫度（dù）下脫水，食品的營養成分風味物（wù）質損失（shī）少，可以^大限度地（dì）保留原有的營養和（hé）風味，複水性極好，可在數秒至數分鍾（zhōng）內完成複原，其色、味、形與新鮮品基本完全相同。真空冷凍幹燥產品很多：有咖啡、速（sù）溶茶、果汁、草藥等，蔬菜類（lèi）有蔥、大蒜（suàn）、薑、磨茹、肉類、鮮貝等。真空冷凍幹燥一次性投（tóu）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（miàn）積45m2
      )報價高達105萬美元，國產凍（dòng）幹機剛剛起步，質量（liàng）方麵與國外產品還有很大的差距，此外真空冷凍幹燥的（de）生產費用也較（jiào）高，這是因為需要（yào）維持較高的真空和(-25℃)的低溫，幹燥時間長，能耗（hào）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力。
      3．2噴射式連續真（zhēn）空幹燥器又稱（chēng）（Filtermat噴霧幹燥器)
      噴射式連續真（zhēn）空幹燥器（qì）又稱Filtermat噴霧幹燥器，相當於是帶（dài）式真（zhēn）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功地解決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量（liàng）高的食品物料（liào）的幹燥問題，粘性大的（de）物（wù）料用傳統的噴霧（wù）幹燥器會發（fā）生粘壁現（xiàn）象，幹燥困難。幹燥過程中物料通過壓力噴嘴（zuǐ）垂直（zhí）向下（xià）噴向噴霧幹燥室（shì），熱空氣也向下噴，半幹的粉末物料聚集（jí）在移動（dòng）的（de）網帶（dài）上，尾（wěi）氣也由風機排出，幹燥好（hǎo）的物料在網帶上進一步移動、冷卻、收（shōu）集。由於（yú）噴霧塔內維持中等的真空度，熱（rè）風溫度隻需100℃左右，而一（yī）般的噴霧幹燥熱風溫度150℃左右，因而熱敏性物料損失少，同時降低了（le）噴霧塔內的高（gāo）度。
      3．4微波真空幹燥微波是波長1.0~0.001m，頻（pín）率為300~300000MHz，具有穿透性的電磁輻射波，微波幹燥原理是：微波發生（shēng）器將微（wēi）波輻射到（dào）幹燥物料上，當（dāng）微波射入物料內部時，透使水等極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的微波，則蔬菜內的極性水分子等每秒轉動9.15億次，水等極性分子作如此高速旋轉的結果使物料瞬時產生摩擦熱，導致物料表麵和內部同時升溫，使大（dà）量的水分子從物料逸出，達到物（wù）料幹（gàn）燥的效果。傳統的（de）加熱方法如蒸汽、熱風、電等加熱是利用熱傳導、對流、輻（fú）射的原理將熱量從外（wài）部傳物料內部，由（yóu）表及裏需要一定的時間，物（wù）料的熱（rè）傳導性能越差所需的時間就越長（zhǎng），因（yīn）此加熱速度慢且受熱不均（jun1）勻，能耗（hào）較高。微波加熱（rè）是使被（bèi）加熱物體本身成為發熱體，故稱之為內部加熱方法，微波從四麵八方穿過食品，食品內外同時加熱，既不需（xū）要傳熱介質，也不利用對流，食（shí）品內外溫度同時上升，加熱速度（dù）快（kuài）而均勻，僅（jǐn）需傳統加熱方法的幾分之一或（huò）幾^之一，並能較好保留食品中維生素及食品（pǐn）原（yuán）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（chéng）分僅剩3%，陰幹則可保留17%，熱風快速幹燥可保留（liú）40%，微波幹（gàn）燥可保留60%~90%，真空冷（lěng）凍幹燥可保留（liú）97%{2}。微波真空幹燥（zào）是（shì）將微波技術和真空技術有機地結合，充分發（fā）揮微波加熱（rè）快和均勻（yún），真空條件下水汽化點低的特點，是一項很有前途的幹燥技術。微波真空幹燥技術（shù）在法國、日本、美國近年（nián）來已由（yóu）實驗室推向工業化生產，這種技術很（hěn）適合於熱敏性食品的深加工。
      美國加州大學與（yǔ）某公司合作，使用微波真（zhēn）空幹燥無籽葡萄幹，保持了（le）葡萄原有的形狀和顏色，避免了過去傳統工藝（yì）(65℃熱空氣烘24小時)產品顏色、形狀、風味（wèi）和營養成分（fèn）變化的缺點，產（chǎn）品質量大大提高。法（fǎ）國國際微波公司製造的微波真空幹燥機(2450MHz，48Kw)微波真空幹燥室直徑為1.5m，長度12m，加（jiā）工速溶桔粉，產品不僅保（bǎo）持原有（yǒu）的色香味，其維生素的保留遠遠高於噴霧幹燥。近年來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的關鍵，采用真空冷凍幹（gàn）燥製備脫水蔬菜（cài）雖然質量好，但真空冷凍幹燥設備價（jià）格昂貴，生產成本高；80年代以來國外已有采用真空微波——熱風（45%~55%）生產脫水蔬菜（cài），在質量上與冷凍幹燥工藝（yì）生產的產品相當，而一次（cì）性投資少，總成本有較大幅度下降。
      4． 結束語（1）
      真空幹燥具有幹燥溫度低，幹燥（zào）室內（nèi）相對缺氧，可避免脂肪氧化，色素褐變等一係列優點，適（shì）合於熱敏（mǐn）感性食品物料的幹燥，此外設備成本、幹燥費（fèi）用也相對較低，真（zhēn）空幹燥在食品幹（gàn）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，出現了不少新型的真空幹燥裝（zhuāng）置（zhì），賦予了真空幹燥新的內（nèi）涵及生命力（lì）。（3）
      真空微波（bō）幹燥吸收了微波（bō）加熱和真空幹（gàn）燥兩者的優點，是一（yī）種很（hěn）有前途的幹燥技（jì）術，建議我國加快研製（zhì）、開發真空微波（bō）幹燥裝置。