干燥脱水技术是一项适用于蔬菜、水 果、肉类、水产、药品的护色、保鲜、保质、保营养成分 的高新加工技术 ,其原理是在真空状态下 ,利用升华 原理 ,使预先冻结的物料中的水分不经过冰的融化 直接以冰态升华为水蒸气而除去 ,从而获得干燥制 品的技术 ,简称冻干技术。用此方法生产的食品叫 真空冻干食品。由于真空冷冻干燥是在低温、高真 空状态下进行 ,物料中的水分直接从固态升华为气 态 ,因而可以有效地保持被干物料的细胞活性 以及被干物料的色、香、味、形和营养成分 ,而且复水 性能好。冻干食品是采用现代脱水技术与工艺加工 而成的集方便、保健、为一体的高品质绿色食品 ,避免了传统脱水方法带来的变色、变质、变味、成 分流失、无法还原等缺陷。
冻干食品在国际市场上的产量以每年 30 %的 速度递增 ,正成为国际贸易的大宗食品。据统计 ,目 前 ,美国年消费冻干食品 500 万吨 ,日本 160 万吨 , 法国 150 万吨 ,其它的消费数量也很可观[1 ] 。 国内在冻干方面的研究起步较晚 ,近年来一些科研 单位对某些产物进行了工艺研究 ,东北大学成功研 究了人参冻干工艺 ,四川大学研究了牦牛肉的冷冻 干燥工艺。此外 ,上海华裔发展有限公司将一些名 菜如宫保鸡丁等 ,用冻干工艺加工 。随着人们对冻干产物需求量的逐年增大 ,冻干 设备也有了较大的发展。
1 真空冷冻干燥设备的原理及组成 真空冷冻干燥设备的工作原理是 :先将物料冻 结到共晶点温度以下 ,使水分变成固态的冰 ,然后将 经过前处理的预冻食品装入干燥仓内 ,在低温真空 状态下 ,由加热板导热或辐射方式供给食品热能 ,使 食品中的水分直接由冰升华成水蒸气。不断升华出 的水蒸气 ,由真空泵组抽至捕水仓内 ,在 - 40～ - 45 ℃的排管外壁上凝结被捕捉 ,直至按冻干曲线 达到规定的要求而停止供热和抽真空 ,完成食品冻 干全过程。真空冷冻干燥机(简称冻干机) 主要由真 空冷冻干燥箱(简称冻干箱) 、真空系统、制冷系统、 加热系统及自动控制系统等几部分组成。
1. 1 干燥箱 干燥箱是一个真空密闭容器 ,是冷冻干燥设备 的重要组成部件之一 ,是干燥过程中传热和传质的 场所 ,它的性能直接影响到冷冻干燥设备的性能。 如果带有蒸气消毒灭菌功能 ,冻干箱还应是一个低 压内压容器。干燥室的形状主要有圆形和矩形两 种 ,圆形干燥室操作容易、强度高、制作费用低 ,但其 内部空间的利用率低 ;矩形干燥室的空间利用率高 , 但制造费用高。
1. 2 真空系统 真空系统包括真空干燥室、隔离阀、水蒸气捕集 冷凝器、真联式旋片真空泵、联接管道以及放气阀 等。系统内空气水蒸气的抽除是由真空泵完成的当真空泵工作时 ,打开隔离阀 ,真空干燥室内的空气 及水蒸气经过水蒸气捕集冷凝器捕获水分后进入真 空泵 ,由真空泵排气口排出系统。为防止经水蒸气 捕集冷凝器后抽除的气体中含有的少量的水蒸气 进入泵内 ,系统内配置了气镇阀 ,冷冻干燥时 ,打开 气镇阀。在真空泵的排气口装有油雾捕集器 ,以防 止排出气体中的烟雾污染室内环境。
1. 3 加热系统 为了使冻结后制品中的水蒸气不断地从冰晶中 升华 ,就提供水蒸气升华所需的足够热量 ,因此 要配置加热系统。加热系统除加热板以外 ,还包括 热媒加热罐、换热器、气动调节阀、循环泵及管路、阀 门、液位计、温度传感器等。
1. 4 制冷系统 水蒸气凝结器又称为冷阱 ,是制冷系统的主要 部件。在 13. 3 Pa 真空下 ,质量为 1 g 的冰升华可生 成 100 m3 的水蒸气 ,若这大量的水蒸气不加以处理 而由真空泵抽出 ,则需要大容量的抽气机才能维持 所需的真空度。冷阱的作用是将干燥室中的水蒸气 冷凝吸附变成冰 ,以免进入真空泵 ,一方面可以减少 真空泵的工作负担 ,另一方面能够保证干燥室具有 较低的真空度。
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