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食品真空幹燥裝置(zhì)及其進展

信息來源: | 發布日(rì)期(qī): 2013-06-06 11:11:19 | 瀏覽量:843

摘要:

真空幹燥在食品工業中有廣泛的(de)重要的應用,進幾年來,真空技術與微波(bō)加熱技術和其它幹燥技術相結合,出現了(le)一(yī)些新的(de)真空幹燥裝置(zhì)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(diǎn)。

  真空幹燥在食品工業中有廣泛的重要的應用(yòng),進幾年來,真空技術與微波加熱技術和其它(tā)幹燥技術相(xiàng)結合,出現了一些新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(zào)裝置的新觀點。
      0.
      前言當前,食品加工技術的(de)一個重要發展趨勢是^大限度地保(bǎo)持食品的營養和(hé)色香味(wèi),而幹燥工藝和設備的選(xuǎn)擇對食品產品的營養(yǎng)、色香味有很大影響。食品幹燥(zào)有很多與“食(shí)品”相聯(lián)係的特點,它不同於化(huà)工產品的幹燥,前者(zhě)需要考慮食品衛(wèi)生、營養損失、色香味變化等(děng)等,對幹燥溫度和(hé)時間(jiān)有嚴格(gé)限製;食品幹燥又不同於醫藥產品的幹燥,因為食(shí)品往往是低附加值產品,而藥品一般(bān)是高(gāo)附加值產品,前者必須考慮幹燥過程的經濟性。圍繞(rào)著“質量和經濟”,近年來(lái)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方法或加熱技術相結(jié)合,賦予(yǔ)了(le)真空幹(gàn)燥裝置(zhì)新的內(nèi)涵和生命力。
      1.
      食品真空幹燥的特點真空幹燥是基於這(zhè)樣一(yī)基本原理:水的飽和蒸氣壓與(yǔ)溫度緊密相關,在真空狀態下,水的沸點降低,即在真空下操作也就是在低(dī)溫下(xià)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(zào)速度。此外在(zài)真空係統中,單位體(tǐ)積內空氣的含量低於大氣中(zhōng)的(de)含量,在這相對缺(quē)氧的環境下進行食品幹燥(zào)可(kě)以減輕(qīng)甚至避免食品中脂(zhī)肪的氧化機會(huì),色素褐變或其它氧化變質等,所(suǒ)以采用真空(kōng)幹燥獲得較好的食(shí)品質量(liàng)。
      2.
      傳統的真空幹燥(zào)裝置真空(kōng)幹燥在食品、製藥、化(huà)工等行業有廣泛的應用,國內也開(kāi)發和引進了各(gè)種真空(kōng)幹燥設備,其結構形式多種多(duō)樣。在食品(pǐn)工業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。這些傳統的真空幹燥裝(zhuāng)置主要采用(yòng)熱風,蒸汽或(huò)電等加熱,利用熱傳導,對流或(huò)輻射原理將熱量從外部傳到物料(liào)內部。
      2.1箱式真空幹燥器箱式真空幹燥是曆史^悠久,也(yě)是^簡單(dān)的一種真空幹燥器(qì),在真空幹燥箱內有(yǒu)多塊中空加熱板,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。物料放在金屬盤裏置於加熱板上,熱量通(tōng)過熱傳導到達物料內部,使水份加熱蒸發。箱式真空幹燥器(qì)目前在實際中使用仍很(hěn)普遍,適用於液體、漿體、粉體和(hé)散粒食品(pǐn)物(wù)料的幹燥。
      2.2雙錐真空幹燥(zào)器雙錐(zhuī)真空幹燥器是使有對稱夾(jiá)套的圓錐形容器回轉,借內部圓錐體本身(shēn)的傾斜度使物料不斷被攪拌,通過回轉接頭(tóu)由回(huí)轉(zhuǎn)軸的一側送(sòng)入蒸汽或加熱載體,並借(jiè)助於設另一端軸中心的帶過濾網的(de)排氣管排氣。雙錐真空(kōng)幹燥器能達到較高真空度,內部結構簡單,清理容易(yì),物料(liào)能(néng)全部排出。
      2.3真空帶式幹燥器真空帶式幹燥器是(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(tǒng),結構(gòu)呈多層式,構成幹燥(zào)器(qì)主體,然後納入(rù)密閉的(de)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(jiā)熱板上呈沸騰(téng)狀發泡,故成品具有多(duō)孔性;全係統為密閉操(cāo)作,衛生條件好,實際操作真空度100~10Kpa之間,加熱溫度為150℃左右,其(qí)運條件(幹燥溫(wēn)度和時間)介(jiè)於冷凍幹燥和噴霧幹燥之間,成品質量與冷(lěng)凍幹燥很接近,但冷凍幹燥是間隙(xì)操(cāo)作而真(zhēn)空帶(dài)式幹燥機是連續作業,特別適合於熱敏性和極易氧化的食(shí)品的幹燥,液態或漿狀物料勻可使用,食品中常用此幹燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等(děng)。
      2.4真(zhēn)空滾(gǔn)筒幹(gàn)燥機真空滾筒幹燥機將滾筒密閉在真(zhēn)空室內,在真空滾筒幹燥機中,進(jìn)料、卸料和(hé)刮料等都必須從幹燥(zào)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,如果汁(zhī)、酵母(mǔ)、嬰兒食品等(děng)。
      3.
      真空幹燥裝置的新進展傳統的真空幹燥裝置(zhì)大多采用熱傳導、對流(liú)或熱輻射的方式加熱,加熱速度慢且不夠均勻(yún),近幾年來,研究者將真空技術與微波加熱(rè)技術及其它(tā)幹(gàn)燥技術相結合,出現了一些新的真空幹(gàn)燥裝置類型。
      3.1真空冷凍幹燥水有三(sān)種聚集狀(zhuàng)態,即液態、固態和(hé)汽態(tài)。隨著(zhe)壓力的不斷降(jiàng)低,冰點的變化不大,而沸點側越來越低,越來(lái)越靠近冰點。當壓力(lì)下降到某一(yī)值時,沸點即與冰點相(xiàng)結合,固態冰(bīng)可以不經過液態而直接轉化為汽態。水的三相點(diǎn)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(bīng)可以吸收熱量直接轉化為汽態的水蒸汽,冷凍幹燥的原理就在於此。真空冷凍幹(gàn)燥時,產品放在真空室內,處在兩加熱板之間,利用低(dī)溫激發遠(yuǎn)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曲線^控製的。真空度的選擇要能保證整個幹燥(zào)過(guò)程中所有水(shuǐ)份都以(yǐ)冰的形式而不溶融,對(duì)於大多數蔬菜(cài)和肉類來說,選擇(zé)0.5~1Pa,相應於25℃左右的升(shēng)華溫度(dù)為適。由於真空冷凍幹燥食品(pǐn)是在很(hěn)低的溫度(dù)下脫水,食品的營(yíng)養成分風味物質損(sǔn)失少,可(kě)以^大(dà)限度地保留原有的營養和風味,複(fù)水性極好,可在數秒(miǎo)至數分鍾內完成複原,其色、味、形與(yǔ)新鮮品基(jī)本完全相同。真空冷凍幹燥(zào)產品很多:有咖啡、速溶茶、果汁、草(cǎo)藥等,蔬菜類有蔥、大蒜、薑、磨茹、肉類、鮮貝等(děng)。真空冷凍幹燥一次性投資很(hěn)大,令很多食品廠家望(wàng)而卻步,如丹麥的(de)ATLAS的(de)RAY50型凍幹設備(凍(dòng)幹麵積45m2)
      報價高達105萬美元,國產凍幹機剛剛起步,質量方麵與國外產品還有很大的差距,此外真空冷凍幹燥的生(shēng)產費用也較高,這是因為需要維持較(jiào)高的真空和(-25℃)的低溫,幹燥時(shí)間長,能耗較高(gāo),這些因素使冷(lěng)凍幹燥在食品工業中使(shǐ)用帶來很大(dà)的阻力。
      3.2噴射式連續(xù)真空幹(gàn)燥器又稱(Filtermat噴霧(wù)幹燥器)
      噴射式連續真空幹燥器又稱Filtermat噴霧幹燥器,相當(dāng)於是帶式真空幹(gàn)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(jiě)決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高的(de)食(shí)品(pǐn)物料的幹(gàn)燥問題,粘性大的物料用傳統的噴霧幹燥器會(huì)發生粘壁現象,幹燥困難。幹燥過(guò)程中物料通過壓力噴嘴垂直(zhí)向下噴(pēn)向噴霧幹燥室,熱空氣也向下噴(pēn),半幹的粉(fěn)末物料(liào)聚集在移動的網帶上,尾氣(qì)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(pēn)霧塔內維持中等的真空度,熱風溫度隻需100℃左右,而一般的噴霧(wù)幹燥(zào)熱風溫度150℃左右,因而熱敏性物料(liào)損失少,同時降低了噴霧塔內的(de)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(yǒu)穿透性的電磁輻射波,微波幹燥原理是:微波發生器將(jiāng)微(wēi)波輻射到幹燥物料上,當微波射入物料內部時,透使水等(děng)極性分子隨(suí)微波的頻率(lǜ)作同步旋(xuán)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(shùn)時產生摩擦熱,導致物料表麵和內部同時升溫,使大量的水分子從物料逸(yì)出,達到(dào)物料幹燥的效果。傳統的加熱方法如蒸汽、熱風、電等(děng)加熱是利用熱(rè)傳導、對流、輻射的原理將熱(rè)量從外部傳(chuán)物料內部,由表及裏需(xū)要一定的時間,物(wù)料的熱傳導性能越差所需的時間就越長,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(pǐn),食品內外同時加熱,既不需要傳熱介質(zhì),也不(bú)利用對流,食品內外溫度同時上升,加熱速度(dù)快而均(jun1)勻,僅需傳統加熱方法的幾分(fèn)之一或幾(jǐ)十分之一,並能較好保留食品中維(wéi)生素及食品原(yuán)有的(de)色香味(wèi)。有實驗表明,曬幹的鮮菜其葉(yè)綠素、維生素等營養成分僅剩3%,陰幹則可保留17%,熱風快速幹燥可保留40%,微波幹燥可(kě)保留60%~90%,真空冷凍幹燥可保留97%{2}。微波真空幹燥是將(jiāng)微波技術和真空技(jì)術有機地結合,充分發揮微波加熱快和均(jun1)勻,真空條件下水汽化點低的特(tè)點,是一項很有前途的幹燥(zào)技術。微波真(zhēn)空幹燥技術在法國、日本、美國近年來已由實驗室推向工業(yè)化生產,這種技術很適合於熱敏性食品的深加工。
      美國加州大學與某公司合作,使用微波真空幹燥無(wú)籽葡萄幹,保持了葡萄原有的形狀和顏色,避免了過去傳統工藝(65℃熱空氣烘24小時)產品顏色、形狀、風(fēng)味和營養成(chéng)分變化的(de)缺點,產品質量大大提高。法國國際微波公司製造的(de)微波真空幹燥機(2450MHz,48Kw)微波真空幹燥室直徑為1.5m,長(zhǎng)度12m,加工速(sù)溶桔粉,產品不僅保持原有的色香味,其維生素的保(bǎo)留遠(yuǎn)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(cài)的生產,其幹燥工藝是決定產品質量的關鍵,采用(yòng)真空冷凍幹燥製備脫水蔬菜雖然質(zhì)量好,但真空冷凍幹燥設備價格昂貴(guì),生產成本高(gāo);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,在質量上與冷凍幹燥(zào)工藝生(shēng)產(chǎn)的產品相當,而一次性投資(zī)少,總成本有較大幅度下降。
      4. 結束語(yǔ)
      真空幹燥具有幹燥溫度低,幹燥室內相對缺氧(yǎng),可避免脂肪氧化,色素褐變(biàn)等一係列優(yōu)點,適合於熱敏(mǐn)感性食品物料的幹燥,此外設備成本(běn)、幹燥費(fèi)用也相對較低,真空幹燥在食品幹燥中點有重要的地位。
      真空幹燥與微波加熱技術(shù)或其它(tā)幹燥方法相結合,出現了不少新型的真(zhēn)空幹燥裝置,賦(fù)予了真空幹(gàn)燥(zào)新的(de)內涵及生命力。
      真空微波幹燥吸收了微波加(jiā)熱和(hé)真(zhēn)空幹燥兩者的優點,是(shì)一種很有前途的幹燥技術,建議我國加快研製(zhì)、開發真(zhēn)空微波幹燥裝置。                                                               

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