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真空干燥機(jī)的種類介紹和發(fā)展與廣泛應(yīng)用
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真空干燥機(jī)的種類介紹和發(fā)展與廣泛應(yīng)用
摘要：帶您走近真空干燥機(jī)，介紹食品真空干燥的特點(diǎn)、傳統(tǒng)的真空干燥裝置、真空帶式干燥機(jī)等等常用干燥設(shè)備的特點(diǎn)應(yīng)用
當(dāng)前，食品加工技術(shù)的一個重要發(fā)展趨勢是較大限度地保持食品的營養(yǎng)和色香味，而干燥工藝和設(shè)備的選擇對食品產(chǎn)品的營養(yǎng)、色香味有很大影響。食品干燥有很多與“食品”相聯(lián)系的特點(diǎn)，它不同于化工產(chǎn)品的干燥，前者需要考慮食品衛(wèi)生、營養(yǎng)損失、色香味變化等等，對干燥溫度和時間有嚴(yán)格限制；食品干燥又不同于醫(yī)藥產(chǎn)品的干燥，因為食品往往是低附加值產(chǎn)品，而藥品一般是高附加值產(chǎn)品，前者必須考慮干燥過程的經(jīng)濟(jì)性。圍繞著“質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)”，近年來食品干燥技術(shù)和設(shè)備還是取得了不少進(jìn)步，而其中真空與其它干燥方法或加熱技術(shù)相結(jié)合，賦予了真空干燥裝置新的內(nèi)涵和生命力。
1.食品真空干燥的特點(diǎn)
真空干燥是基于這樣一基本原理：水的飽和蒸氣壓與溫度緊密相關(guān)，在真空狀態(tài)下，水的沸點(diǎn)降低，即在真空下操作也就是在低溫下操作，可避免在高溫下營養(yǎng)成分維生素等的破壞，同時提高了干燥速度。此外在真空系統(tǒng)中，單位體積內(nèi)空氣的含量低于大氣中的含量，在這相對缺氧的環(huán)境下進(jìn)行食品干燥可以減輕甚至避免食品中脂肪的氧化機(jī)會，色素褐變或其它氧化變質(zhì)等，所以采用真空干燥獲得較好的食品質(zhì)量。
2.傳統(tǒng)的真空干燥裝置
真空干燥在食品、制藥、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)也開發(fā)和引進(jìn)了各種真空干燥設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣。在食品工業(yè)中常用的形式主要有箱式、雙錐式真空干燥機(jī)，帶式真空干燥機(jī)等。這些傳統(tǒng)的真空干燥裝置主要采用熱風(fēng)，蒸汽或電等加熱，利用熱傳導(dǎo)，對流或輻射原理將熱量從外部傳到物料內(nèi)部。
2.1真空帶式干燥機(jī)
真空帶式干燥機(jī)是由一連續(xù)的不銹鋼帶組成的，鋼帶繞過加熱滾筒和冷卻滾筒，結(jié)構(gòu)呈多層式，構(gòu)成干燥機(jī)主體，然后納入密閉的真空室內(nèi)。物料簿簿地平鋪在帶式加熱板上隨之運(yùn)動，由于在真空條件下，物料在加熱板上呈沸騰狀發(fā)泡，故成品具有多孔性；全系統(tǒng)為密閉操作，衛(wèi)生條件好，實際操作真空度100~10Kpa之間，加熱溫度為150℃左右，其運(yùn)條件(干燥溫度和時間)介于冷凍干燥和噴霧干燥之間，成品質(zhì)量與冷凍干燥很接近，但冷凍干燥是間隙操作而真空帶式干燥機(jī)是連續(xù)作業(yè)，特別適合于熱敏性和極易氧化的食品的干燥，液態(tài)或漿狀物料勻可使用，食品中常用此干燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等。
2.2真空滾筒干燥機(jī)
真空滾筒干燥機(jī)將滾筒密閉在真空室內(nèi)，在真空滾筒干燥機(jī)中，進(jìn)料、卸料和刮料等都必須從干燥室外進(jìn)行控制，因此干燥成本很高，故只能用于非常熱敏性食品的干燥，如果汁、酵母、嬰兒食品等。
2.3箱式真空干燥機(jī)
箱式真空干燥機(jī)是歷史較悠久，也是較簡單的一種真空干燥機(jī)，在真空干燥箱內(nèi)有多塊中空加熱板，加熱板里面一般通蒸氣加熱，也可用電加熱或其它輻射加熱。物料放在金屬盤里置于加熱板上，熱量通過熱傳導(dǎo)到達(dá)物料內(nèi)部，使水份加熱蒸發(fā)。箱式真空干燥機(jī)目前在實際中使用仍很普遍，適用于液體、漿體、粉體和散粒食品物料的干燥。
2.4雙錐真空干燥機(jī)
雙錐真空干燥機(jī)是使有對稱夾套的圓錐形容器回轉(zhuǎn)，借內(nèi)部圓錐體本身的傾斜度使物料不斷被攪拌，通過回轉(zhuǎn)接頭由回轉(zhuǎn)軸的一側(cè)送入蒸汽或加熱載體，并借助于設(shè)另一端軸中心的帶過濾網(wǎng)的排氣管排氣。雙錐真空干燥機(jī)能達(dá)到較高真空度，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，清理容易，物料能全部排出。
3.真空干燥機(jī)的新進(jìn)展
傳統(tǒng)的真空干燥機(jī)大多采用熱傳導(dǎo)、對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(shù)與微波加熱技術(shù)及其它干燥技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了一些新的真空干燥裝置類型。
3.1真空冷凍干燥
水有三種聚集狀態(tài)，即液態(tài)、固態(tài)和汽態(tài)。隨著壓力的不斷降低，冰點(diǎn)的變化不大，而沸點(diǎn)側(cè)越來越低，越來越靠近冰點(diǎn)。當(dāng)壓力下降到某一值時，沸點(diǎn)即與冰點(diǎn)相結(jié)合，固態(tài)冰可以不經(jīng)過液態(tài)而直接轉(zhuǎn)化為汽態(tài)。水的三相點(diǎn)壓力為610.5Pa，三相點(diǎn)溫度為0.0098℃，在壓力低于三相點(diǎn)壓力時，固態(tài)冰可以吸收熱量直接轉(zhuǎn)化為汽態(tài)的水蒸汽，冷凍干燥的原理就在于此。真空冷凍干燥時，產(chǎn)品放在真空室內(nèi)，處在兩加熱板之間，利用低溫激發(fā)遠(yuǎn)紅外加熱，保證干燥均勻，加熱板的溫度是按干燥過程的加熱曲線精確控制的。真空度的選擇要能保證整個干燥過程中所有水份都以冰的形式而不溶融，對于大多數(shù)蔬菜和肉類來說，選擇0.5~1Pa,相應(yīng)于25℃左右的升華溫度為適。
由于真空冷凍干燥食品是在很低的溫度下脫水，食品的營養(yǎng)成分風(fēng)味物質(zhì)損失少，可以較大限度地保留原有的營養(yǎng)和風(fēng)味，復(fù)水性極好，可在數(shù)秒至數(shù)分鐘內(nèi)完成復(fù)原，其色、味、形與新鮮品基本完全相同。真空冷凍干燥產(chǎn)品很多：有咖啡、速溶茶、果汁、草藥等，蔬菜類有蔥、大蒜、姜、磨茹、肉類、鮮貝等。真空冷凍干燥一次性投資很大，令很多食品廠家望而卻步，如丹麥的ATLAS的RAY50型凍干設(shè)備(凍干面積45m2)報價高達(dá)105萬美元，國產(chǎn)凍干機(jī)剛剛起步，質(zhì)量方面與國外產(chǎn)品還有很大的差距，此外真空冷凍干燥的生產(chǎn)費(fèi)用也較高，這是因為需要維持較高的真空和(-25℃)的低溫，干燥時間長，能耗較高，這些因素使冷凍干燥在食品工業(yè)中使用帶來很大的阻力。
3.2噴射式連續(xù)真空干燥機(jī)又稱(Filtermat噴霧干燥機(jī))
噴射式連續(xù)真空干燥機(jī)又稱Filtermat噴霧干燥機(jī)，相當(dāng)于是帶式真空干燥機(jī)與噴霧干燥機(jī)的組合。NiroHudson公司研制的該種干燥機(jī)成功地解決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高的食品物料的干燥問題，粘性大的物料用傳統(tǒng)的噴霧干燥機(jī)會發(fā)生粘壁現(xiàn)象，干燥困難。干燥過程中物料通過壓力噴嘴垂直向下噴向噴霧干燥室，熱空氣也向下噴，半干的粉末物料聚集在移動的網(wǎng)帶上，尾氣也由風(fēng)機(jī)排出，干燥好的物料在網(wǎng)帶上進(jìn)一步移動、冷卻、收集。由于噴霧塔內(nèi)維持中等的真空度，熱風(fēng)溫度只需100℃左右，而一般的噴霧干燥熱風(fēng)溫度150℃左右，因而熱敏性物料損失少，同時降低了噴霧塔內(nèi)的高度。
3.4微波真空干燥
微波是波長1.0~0.001m，頻率為300~300000MHz，具有穿透性的電磁輻射波，微波干燥原理是：微波發(fā)生器將微波輻射到干燥物料上，當(dāng)微波射入物料內(nèi)部時，透使水等極性分子隨微波的頻率作同步旋轉(zhuǎn)，例如干燥蔬菜類制品采用915MHz的微波，則蔬菜內(nèi)的極性水分子等每秒轉(zhuǎn)動9.15億次，水等極性分子作如此高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)果使物料瞬時產(chǎn)生摩擦熱，導(dǎo)致物料表面和內(nèi)部同時升溫，使大量的水分子從物料逸出，達(dá)到物料干燥的效果。傳統(tǒng)的加熱方法如蒸汽、熱風(fēng)、電等加熱是利用熱傳導(dǎo)、對流、輻射的原理將熱量從外部傳物料內(nèi)部，由表及里需要一定的時間，物料的熱傳導(dǎo)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(fā)熱體，故稱之為內(nèi)部加熱方法，微波從四面八方穿過食品，食品內(nèi)外同時加熱，既不需要傳熱介質(zhì)，也不利用對流，食品內(nèi)外溫度同時上升，加熱速度快而均勻，僅需傳統(tǒng)加熱方法的幾分之一或幾十分之一，并能較好保留食品中維生素及食品原有的色香味。有實驗表明，曬干的鮮菜其葉綠素、維生素等營養(yǎng)成分僅剩3%，陰干則可保留17%，熱風(fēng)快速干燥可保留40%，微波干燥可保留60%~90%，真空冷凍干燥可保留97%。
微波真空干燥是將微波技術(shù)和真空技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，充分發(fā)揮微波加熱快和均勻，真空條件下水汽化點(diǎn)低的特點(diǎn)，是一項很有前途的干燥技術(shù)。微波真空干燥技術(shù)在法國、日本、美國近年來已由實驗室推向工業(yè)化生產(chǎn)，這種技術(shù)很適合于熱敏性食品的深加工。 自流態(tài)化技術(shù)發(fā)明以來，干燥是應(yīng)用^早的領(lǐng)域之一。流化技術(shù)^早應(yīng)用于干燥工業(yè)規(guī)模是于１９４８年在美國建立多爾奧列弗固體流化裝置，該流化床直徑是１７３ｍ，床層溫度７４℃，每小時處理５０ｔ白云石顆粒。流化床干燥在我國是從１９５８年以后開始發(fā)展起來的一門較新技術(shù)，首先是在食鹽工業(yè)上應(yīng)鼓泡流化床技術(shù)是固體與氣體相互作用的有效手段之一，這主要是由于其良好的混合以及高的傳熱和傳質(zhì)速率。它已經(jīng)以商業(yè)規(guī)模廣泛用于谷物的干燥，例如在制藥，化肥和食品工業(yè)中。當(dāng)用于干燥非傾倒的潮濕固體顆粒時，由于固相和流化氣體之間的水濃度差而將水抽走。 在大多數(shù)情況下，流化氣體或干燥劑是空氣。盡管其操作簡單防爆烘箱，顧名思義，與普通烘箱的****區(qū)別就是它在進(jìn)行脫水工作的同時預(yù)防爆炸。因此，防爆烘箱是我們安全生產(chǎn)加工的一道可靠防線�！ 》辣嫦湟话阌糜谏a(chǎn)強(qiáng)度很大要求非常嚴(yán)格的工廠和科研單位，在預(yù)防爆炸的前提下提供給有機(jī)物烘干、熱處理、消毒以及加熱，保溫排除水份。防爆烘箱廣泛用于塑脂埂化、固化、漆包線、電的閃蒸干燥機(jī)熱氣流經(jīng)過熱風(fēng)爐充分燃燒后，再經(jīng)過混風(fēng)，產(chǎn)生熱風(fēng)，熱風(fēng)送至旋轉(zhuǎn)閃蒸塔進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)料螺旋均勻地將物料加入到閃蒸干燥機(jī)內(nèi)，物料在閃蒸干燥機(jī)攪拌器和熱風(fēng)的共同作用下，被迅速流化。????同時汽化物料中的水分，未經(jīng)充分干燥的物料在攪拌器的作用下被迅速打散及干燥。干燥合格后的粉料隨煙道通過閃蒸干燥機(jī) 近年來，在中國熱風(fēng)循環(huán)烘箱的技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。間接加熱式熱風(fēng)循環(huán)烘箱設(shè)備具備回收利用和能源高效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，但同時，由于涂料干燥易燃的揮發(fā)性成分的積累，超過爆炸下限濃度的可燃?xì)怏w和空氣混合產(chǎn)生爆炸性混合物，有發(fā)生爆炸的危險。近年來，爆炸的裝置，當(dāng)熱風(fēng)循環(huán)烘箱事故時
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