食品真空幹燥（zào）裝置（zhì）及其進展

　　真空幹燥在食品工業中有廣泛的重要的應用，進幾年來，真空技術與微波加熱技術和其它幹燥技術相結合，出現了一些新的（de）真空幹（gàn）燥裝置類型，提出了我國應加快研製開發真空微波幹燥裝置的新觀點。
      0.
      前言當前，食品加工技術的一個重要發展趨勢是^大限度地保持食品的營養和色香味，而幹燥工（gōng）藝和設（shè）備的選擇對食品產（chǎn）品的營養、色香（xiāng）味有很大影響。食品幹燥有很多與“食品（pǐn）”相聯係的特點，它不同於化工產品的幹燥，前（qián）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（gàn）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（gāo）附加值產品，前者必須考慮（lǜ）幹燥過程的經濟性。圍繞著“質量和經濟”，近年來食品幹燥技術和（hé）設備還（hái）是取得了不少進步，而其中（zhōng）真空與（yǔ）其它幹燥方法或加熱技術相（xiàng）結合，賦予了真空幹燥裝置新的內涵（hán）和生命力。
      1．
      食品真空幹燥的特點真空幹（gàn）燥（zào）是基（jī）於這樣一基本原理：水的飽和蒸氣壓與溫度緊（jǐn）密相關，在真空狀態下，水（shuǐ）的沸點降低，即在真空下操作也就是在低溫（wēn）下操作，可避免在高溫下營（yíng）養成分維生素等（děng）的破壞，同時提高了幹燥速度。此外在真（zhēn）空係統中，單位（wèi）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下進行食（shí）品幹（gàn）燥可以減輕（qīng）甚至避（bì）免食品中脂肪的氧化（huà）機會，色素褐變或其它氧化變質等，所以采用真（zhēn）空幹燥獲得較好的食（shí）品（pǐn）質量。
      2．
      傳統（tǒng）的真空幹燥裝置真空（kōng）幹燥在食品、製藥、化工等行業有廣泛（fàn）的應用，國內也開發和引進了各（gè）種真空幹燥設備（bèi），其結構形式多種多樣。在食（shí）品工業（yè）中常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（de）真空幹燥裝置（zhì）主要采用熱風，蒸（zhēng）汽或電等加熱，利（lì）用熱傳導，對流或輻射原理將熱量從外部傳到物（wù）料內部。
      2．1箱式真空（kōng）幹燥器箱式真空幹燥是曆（lì）史^悠久，也是^簡單的一種真空幹燥器，在真空幹燥（zào）箱內有多塊中空加熱板（bǎn），加熱板裏麵一般通蒸氣加熱，也可用電加熱或其它輻射加熱。物料放在金屬盤裏（lǐ）置於加熱板上，熱量通過熱傳導到達物料內（nèi）部（bù），使水（shuǐ）份加熱蒸發。箱式（shì）真空幹燥器目前（qián）在實際中使用仍（réng）很普遍，適用（yòng）於液體、漿體、粉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套的圓（yuán）錐形容器回轉（zhuǎn），借（jiè）內部圓錐體本身的傾斜度使物料（liào）不斷（duàn）被攪拌，通過回轉接頭由回轉軸的一側送入蒸汽（qì）或（huò）加熱載（zǎi）體，並借（jiè）助於設（shè）另（lìng）一端軸中（zhōng）心（xīn）的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（jiǎn）單，清理容易，物料（liào）能全（quán）部排出。
      2．3真空帶式幹（gàn）燥器真（zhēn）空（kōng）帶式幹燥器是（shì）由一連續的不鏽鋼帶組成的，鋼帶繞過加熱滾筒和冷卻滾筒，結構（gòu）呈多層（céng）式，構成（chéng）幹燥器主體，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，由於在真空條件下，物料在加熱板上呈沸（fèi）騰狀發泡，故成品具有多孔性；全係統為密閉操作，衛生條件（jiàn）好，實際操作真空度100~10Kpa之間，加（jiā）熱溫度為150℃左右，其（qí）運條件(幹燥溫度和時間)介於冷凍幹燥和噴霧幹燥之間，成（chéng）品質量與冷凍幹燥很接近，但冷凍（dòng）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（chéng）汁、蕃茄汁、速溶茶等。
      2．4真（zhēn）空滾（gǔn）筒幹燥機真空滾（gǔn）筒幹燥（zào）機將滾筒密閉在真空室內，在真空滾筒（tǒng）幹燥機（jī）中，進料、卸料和刮料等（děng）都必須從幹燥室外進行控製，因此（cǐ）幹燥成本很高，故隻能用於非常熱敏性食品（pǐn）的幹燥，如果汁（zhī）、酵母、嬰兒食品等。
      3．
      真空幹燥裝置的新進展（zhǎn）傳統的真空幹燥裝置大多采用熱傳導、對（duì）流或熱輻射的方式加熱，加熱速度慢且不夠均勻，近幾年來，研究者將真空技術與微（wēi）波加熱技術及其它幹燥技術相結合，出現了一些新的真空幹燥裝（zhuāng）置類型。
      3．1真（zhēn）空冷凍幹燥水有三種聚集狀態，即液態、固態（tài）和汽態（tài）。隨著壓力的不斷降低（dī），冰點的變化不大，而沸點側越（yuè）來越低，越來（lái）越靠近冰點。當壓力下降到某一值（zhí）時，沸點即與冰點（diǎn）相結合，固態冰可（kě）以（yǐ）不（bú）經過液態而直接轉（zhuǎn）化（huà）為汽態。水的三相點（diǎn）壓力為610.5Pa，三相點溫度（dù）為0.0098℃，在（zài）壓力低於三相點壓力時，固態冰可以吸收熱量直接轉化為汽態的水蒸汽，冷凍幹燥（zào）的原理就在於此。真空冷凍幹燥時，產品放在真空室內，處在兩加（jiā）熱（rè）板之間，利用低溫（wēn）激（jī）發遠紅外加熱，保證幹燥均勻，加熱板的溫度是按幹燥過程的加熱（rè）曲（qǔ）線^控製的。真空度的選擇要能保證整個幹燥過程中所有（yǒu）水（shuǐ）份都以冰的形式而不溶融，對於大（dà）多數（shù）蔬（shū）菜和肉類來說，選擇0.5~1Pa,相應於25℃左右的升（shēng）華溫度為（wéi）適。由於（yú）真空冷凍幹燥食品是在很低的溫度下（xià）脫水，食品的營養成分風味物質損失少，可以^大限度地保留原有的營養和風味，複水性極好，可在數秒至數分鍾內完成複原，其色、味、形與新鮮品基本（běn）完（wán）全相同。真（zhēn）空冷（lěng）凍幹燥產品很多：有咖（kā）啡、速溶茶、果汁、草藥等，蔬菜類有蔥、大（dà）蒜、薑、磨茹、肉類、鮮貝等。真空冷凍幹（gàn）燥一次性投資很大（dà），令很多食品廠家望而卻步，如丹麥（mài）的ATLAS的RAY50型凍幹設備(凍幹麵積45m2)
      報（bào）價高達（dá）105萬美元，國產凍幹機剛剛起步，質量方麵與國外產品（pǐn）還有很大的差距，此外真空冷（lěng）凍幹燥的生產費用也較高，這是因為需要維持較高的真空和（hé）(-25℃)的低溫，幹燥時間長（zhǎng），能耗較高，這（zhè）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（shì）連續真空（kōng）幹燥器又稱（chēng）（Filtermat噴霧幹燥器)
      噴射式連續真（zhēn）空幹燥器又稱Filtermat噴霧幹燥器，相當於是帶式真空（kōng）幹燥器（qì）與噴霧幹燥器的（de）組合。Niro
      Hudson公司研製（zhì）的該種（zhǒng）幹燥器成（chéng）功地解決了粘性食品----如（rú）含糖量高、含脂肪量高（gāo）或酸含量高的食品物料（liào）的幹燥問題，粘性大的物料用傳統的噴霧幹燥（zào）器會發生粘壁現象，幹燥困難（nán）。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（rè）空氣也向下噴，半幹的粉末（mò）物（wù）料聚集（jí）在移（yí）動的網帶上，尾氣也由風機排出（chū），幹燥好的物料在網帶（dài）上（shàng）進一步移動、冷卻、收集。由於噴霧塔內維持中等的真空度，熱（rè）風溫度隻需100℃左右，而一般的噴霧（wù）幹（gàn）燥熱風溫度150℃左右，因而熱敏性物（wù）料損失少，同時降低了噴霧塔內的高度。
      3．4微波真空幹燥微波是波長1.0~0.001m，頻率為300~300000MHz，具有穿透性的電（diàn）磁輻射（shè）波，微波幹燥原理是：微波發生（shēng）器（qì）將微（wēi）波輻射（shè）到幹燥物料上，當微波射入物料內部時，透使水等極性分子隨微波的頻率（lǜ）作同步旋轉，例如幹燥蔬菜類製品采用915MHz的微波，則蔬菜（cài）內的極性（xìng）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，使大量的水分（fèn）子從物料逸出，達到物料幹燥的效果。傳統的加熱方法如（rú）蒸汽（qì）、熱風、電等加（jiā）熱是利用熱傳導、對流、輻射的原理將熱量從外部傳物料內部，由表及裏需要一定的時間，物料的（de）熱傳導性能越差（chà）所需的時間就越長（zhǎng），因此加熱速度慢且受熱不均勻（yún），能耗較高。微波加熱是使被加熱（rè）物體本（běn）身成為發熱體，故稱（chēng）之為內部加（jiā）熱方法，微波從四麵八方穿（chuān）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，食品內外溫度同時上升，加熱速度快（kuài）而均勻，僅需傳統（tǒng）加熱方法的幾分之一或幾十分之一，並能較好保留食品中維生素及食品原（yuán）有（yǒu）的（de）色香味（wèi）。有實驗表（biǎo）明，曬幹的鮮菜其葉綠素、維生素（sù）等（děng）營養成分（fèn）僅剩3%，陰幹則可保留（liú）17%，熱風快速幹燥可保留40%，微波幹燥可保留60%~90%，真空（kōng）冷（lěng）凍幹燥可保留97%{2}。微波真空幹燥是將（jiāng）微波技術（shù）和真空技（jì）術有機地結合（hé），充分發揮微波加熱快和均勻，真空條件下（xià）水汽化（huà）點低的特點，是（shì）一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（lái）已由實驗室推向工業（yè）化生（shēng）產，這種技術（shù）很（hěn）適（shì）合於熱（rè）敏性食品的深加工。
      美國加州大學與某公司合作，使用微波真空幹燥無（wú）籽葡（pú）萄幹，保持了葡萄原有的形狀和顏色，避免了過去傳（chuán）統工（gōng）藝(65℃熱空氣烘24小時)產品顏色、形狀、風味（wèi）和營養成（chéng）分變化的缺點，產品質量大大提高。法國國際微波公（gōng）司製造的微波真空（kōng）幹燥機(2450MHz，48Kw)微波真（zhēn）空幹燥室直徑為1.5m，長度（dù）12m，加工速溶桔粉，產品不僅保持原有的（de）色香味，其維生素的保留（liú）遠遠高於噴霧幹（gàn）燥。近年來（lái）國內外對高檔脫水蔬菜的需求量很大（dà），而脫水蔬菜的（de）生產，其幹燥工藝（yì）是決定產品質量的關（guān）鍵，采用真空冷凍幹燥製備脫水蔬菜雖然質量好，但真空冷（lěng）凍幹燥（zào）設備價格昂貴（guì），生產（chǎn）成本高；80年代以來（lái）國外已有采用真空微波——熱風（45%~55%）生產脫水蔬菜，在質量上與冷凍幹燥工藝生產的產（chǎn）品相當，而一次性投資少，總成本有較大幅度（dù）下降（jiàng）。
      4． 結束語
      真空幹燥具有（yǒu）幹（gàn）燥溫度低，幹燥室內相對缺氧，可避免脂肪氧化（huà），色素褐變等（děng）一係列優點，適合於熱敏感性食品物料的幹燥，此（cǐ）外設備成本、幹燥費用（yòng）也相對較低，真空幹燥在食品幹燥中點有重要的地位。
      真空幹燥與微（wēi）波加熱技（jì）術或其它幹燥方法相結合，出現（xiàn）了（le）不少新型的真空幹燥裝置，賦予了真空幹燥新的內涵及生命（mìng）力。
      真空微波幹燥吸收（shōu）了微波加熱（rè）和真空幹燥兩者的優點，是一種很有前途的幹（gàn）燥技術，建議我國（guó）加快研製、開發真空微波幹燥裝置。