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真空冷冻干燥烘干机的开发现状与发展趋势
发布时间：2013-07-06 07:55 来源：未知
1、引言
真空冷冻干燥脱水技术是一项对蔬菜、水果、肉类、水产、药品护色、保鲜、保质、保营养成分的高新加工技术。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，因而町以最大限度地保持被干物料的细胞活性以及被干物料的色、香、味、形状和营养成分，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、纯天然为一体的高品质绿色食品，避免了传统脱水技术方法带来的变色、变质、变味、成分流失、无法还原等缺陷，富通新能源销售木屑气流式烘干机、木屑颗�；壬镏食尚秃娓苫瞪璞�。
随着食品冻干工艺的深入研究和冻干设备的发展，应用冻干技术加工食品的范围日益扩大。据日本龟田和光男发表的研究资料，八十年代日本市场上的冻干食品已多达22类80多种，其中包括：肉类、肉制品、鱼贝类、海产品、蔬菜类、汤类、芋类、乳制品类、蛋类、水产制品、谷类、水果类、饮料、菌类、渍菜类、油炸类、点心、豆制品类、酵素、保健品、中药及其它食品。冻干食品在国际市场上的产量以每年30 010的速度递增，正成为国际贸易的大宗食品。据有关统计，目前，美国每年消费冻干食品500万吨，日本160万吨、法国150万吨，其它国家的消费数量也很可观。日本每年需花1000亿日元进口冻干食品，日本、美国及欧洲等地每年约需6000吨冻干大蒜粉。可见冻干食品具有潜大的国际市场“。我国在冻于方面研究起步较晚，近年来一些科研单位对某些产品进行了工艺的研究，东北大学成功的研究了人参冻干工艺；华南理工大学除了进行冻干技术的理论研究外，还进行了大蒜、草莓、新鲜蛇肉的冷冻干燥，四川大学研究了牦牛肉的冷冻干燥工艺。此外，上�；岱⒄褂邢薰窘恍┟耍绻俦＜Χ〉�，用冻千工艺加工，已在国内申请专利。上海交大、深圳万宝公司、河南淮阳活性保健品厂等也在研究真空冷冻干燥的应用。发展势头很高。
2、食品冻干机的研究现状
食品冻干机的突出特点是产量高，脱水量大。因此，要求真空系统排气量大，真空度不高。目前除采用大型捕水器和罗茨泵机组之外，也有很多厂家采用多级串联水蒸气喷射泵，这种泵能直接以气态排除水蒸气，系统中不必设置捕水器。由于装料量大，多采用装料车。食品冻-机中，丹麦阿特拉斯的RAY型间歇式和CONRAD型连续式冻干机，日本共和真空株式会社的无隔离干燥过程水汽凝结器除冰再生技术和TL型液体食品密闭系统管式冻干机，可称为有代表性的世界食品冻干机的先进技术。1989年10月17日保加利亚的索非亚成立了低温生物学和冷冻F燥技术研究所( Institute of Cryobi-ology and Lyophilhation in Soria，简称ICL)．主要研究宇航食品、儿童食品、方便食品、保健食品和营养食品。该研究所目前在世界上排名第三位，仅次于美国和俄罗斯”。
最近几年，国内食品冻干机发展较快，生产厂家在不断兴起。冻干机的质量、性能、规格型号各不相同。国内早在解放前已开始在实验室中用简易的冻干装置来作保存菌种、毒种的试验。五十年代初期，武汉、北京等生物制品研究所及部分兽药厂先后进口了一批冻干机，六十年代北京、天津、南京、上海等地相继建立了一些实验性冻干食品生产厂家，并先后仿制了一批冻干机。特点是整体式，搁板温度不够均匀，手动操作，能自动记录。七十年代湖北自行设计了37.4m2的冻干机，采用单机双级压缩机，可在箱内加盖瓶塞。在上海建立了年产300吨的中等规模的冻干车间。为加快发展我国冻干技术，机电部将工业真空冷冻干燥烘干机列入1986年工业技术发展基金项目，由华中理工大学承担并与浙江真空设备厂协作进行研制”，产品于1989年通过部级鉴定。该机结构紧凑、功能齐全、搁板间距可调，采用微机程控。此外，清华大学核能设计研究院引进俄罗斯大型食品真空冷冻干燥设备的技术，直接与国家一级企业烟台冰轮集团合作，共同研制开发。优点是：起点高、投资少、见效快。在引进、消化、吸收的同时，对设备的改进提出了切实可行的方案。特别是控制系统设计，从工艺要求出发，在考虑节能的同时，以进一步提高效率为目的，采用现代化的仪表和先进控制手段，对设备的控制系统重新进行了优化设计，提高了我国大型食品冷冻干燥烘干机的整体设计及控制水水平。几种国产冻干机的性能如表1所示。
目前，国产食品冻干机还没能实现标准化。大部分生产厂家走的是仿制道路。有的厂家在采用国外先进技术的同时，进行了一定程度的改进…。。如：加热板内采用了特殊导流装置，使板内流体的流量均匀，保证了加热的均匀和稳定；捕水器在工作中可实现交替捕水和融冰，捕水器盘管内氨液制冷方式由传统的氨液相变制冷改为氨液无相变制冷，使捕水器盘管内温度均匀，结霜性能良好。除仿制外，国内自己的研制能力也在提高。有的单位已经脱离了仿制国外机型。抽气系统采用低架式水蒸汽喷射泵抽水蒸气，省去了捕水器和制冷系统，使没备价格有所降低。
国产冻干机还存在一些不足之处：
(1)搁板温度不均匀，造成冻干产品含水率不均匀，产品合格率受影响。造成温度不均匀的原因各不相同：有的是搁板结构和材料质量不好；有的是加热流体分流或流程有缺欠；有的是捕水器在干燥箱内绝热不好。
(2)干燥速率低，干燥箱内各点干燥快慢不一致，反映在产品上仍然是合格率受影响。其原因除搁板温度不均匀外，还与真空系统配置得不合理有关。主要体现在捕水器配置得不合理；水蒸汽喷射泵性能不稳定；抽气口位置不合理等。
(3)捕水器效率低。主要体现在捕水器面积大而捕水量小，有部分无效面积，其根本原因是捕水器设计不合理。
3、食品冻干机的发展趋势
无论是国产还是引进冻干设备，其共同的缺点是价格较昂贵，耗能高，收回投资慢。降低成本，减少能耗是食品冻干机今后的主攻方向。因此，食品用冻干机的研究方向和发展趋势应该是：
(1)改进结构、优化设计、降低成本、减少能耗。国外有些冻干机不采用不锈钢制造，而采用低碳钢涂覆食品用可烘干树脂，涂层厚度为0.12~0.20mm，在室温下就会发出红外线。搁板表面涂高性能远红外发射材料，增强其辐射能力，料盘表面处理，增强其吸热能力。料盘在两块辐射搁板之间有一最佳位置，而不是取中间位置，因此应优化设计。捕水器的结构、尺寸、结霜特性的优化更有实际意义，因为它的造价目前几乎相当于冻干箱的造价，运转功耗较大。对于冻干机而言，加热系统只是补充升华热，功率消耗本不应太高，但现有设备并不尽如人意，应该通过结构优化，降低能耗。
(2)保证质量，提高性能。有的厂家生产的冻干机从安装好之后，一直不能投入正常生产；有的冻干机虽然能生产，但能耗太高，生产的产品越多，赔钱越多；还有的元器件经常出现故障，影响正常生产。因此，今后生产的冻干机质量必须保证可靠性能好。提高性能是指除加热速率、抽气速率、温度均匀性、真空度稳定性之外，应增强设备新的功能。例如增加冻干结束的判断功能，最简单的办法是称重法。目前已经有人试验，但都不太成功。原因是没有离开天平和地秤的模式，致使小设备安装困难，大设备笨重而不稳定。应该发展重量传感器，用很小的一次元件给出重量随时间的变化。
(3)开发连续式冻干设备，当前生产的冻干机都是间歇式生产。随着工业技术的发展，人民生活水平的提高，消费量会增大。因此发展连续冻干设备，增加冻干产品的产量是必然趋势。
(4)提高卫生标准。近年来西方国家在食品生产企业开始推行HACCP系统(Hazard Ana]ysis Criti-cal Control Point)对食品加工设备的消毒杀菌、卫生管理等提出更加严格的要求。以此为契机，日本许多厂家纷纷将原有镀锌钢板的真空干燥室改为不锈钢真空室，因为在向真空室通蒸汽进行灭菌的过程中，镀锌层会与60~ 80。C的湿热蒸汽发生反应生成微粉，污染食品。冻干设备的服役期一般为20~ 25年，考虑到HACCP系统迟早将进人中国，我国冻干产业厂家应未雨绸缪，及早做好准备。
4、结束语
目前，国内科技工作者正在或已经研制出系列真空冷冻干燥设备，为发展我国的真空冷冻干燥技术奠定了良好的基础。随着国际市场对冻干食品需求量的不断增加和我国加入世贸组织以及人民生活水平的逐渐提高，冻干食品在国内将具有美好的发展前景。冻干机技术具有相当大的发展空间。
