食品干燥设备发展的新发展.doc

食品干燥设备发展的新发展摘 要 随着社会的发展, 人们越来越关注食品干燥产品的品质, 对食品的品质提出了更高的要求。干燥过程对食品产品的品质具有很大的影响, 有时甚至起到决定性的作用。而目前占主导地位的热风干燥对食品的色泽、维生素C 及其他生物活性物质破坏的程度较大，因此食品干燥高新技术起到越来越大的作用。除了高技术的干燥方法和方式不断得到创新外, 一些传统干燥方法也不断推陈出新。真空冷冻干燥技术、吸附冷冻干燥技术、微波干燥技术、红外加热干燥技术等都是目前世界先进的干燥技术。关键词 微波干燥 冷冻干燥 红外加热干燥 能耗降低 组合干燥技术 1 干燥设备的发展趋势1.1 传统的干燥设备传统的干燥器主要有厢式干燥器、隧道干燥器、转筒干燥器、转鼓干燥器、带式干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器、流化床干燥器、喷动床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器等。此外，在各个行业，例如谷物、水果和蔬菜、石油化工、燃料和颜料、食品、乳制品等行业也有适合自身特点的专用干燥技术和和干燥器。这些传统干燥技术发展历史较长、成熟可靠，在世界各国已经得到广泛的应用。但相对的，传统的干燥器工作效率低，对干燥食物损害大，耗能高，所以干燥设备革新势在必行。1.2 干燥设备发展方向目前,在世界范围内干燥设备的主要技术革新方向是有效利用能源、提高产品质量与产量、减少环境污染、安全操作、易于控制和一机多用等。具体研究方向为:1.1 设计制造新的干燥设备或与干燥过程。1.2 各种干燥器组合起来 ,完成一种产品的干燥。1.3 避免或减少对环境的污染。1.4 操作更安全、可靠。1.5 总体上降低能耗，降低设备制造成本。如在食品的节能干燥方面，重点发展太阳能干燥、微波和高频干燥器、真空微波组合新型干燥设备、热风高效节能干燥。2 干燥技术的新发展21 真空冻干技术真空冷冻干燥就是把含有大量水分的物料预先冷冻, 使物料中的游离水结晶, 冻结成固体, 然后在高真空条件下使物料中的冰晶升华, 待冰晶升华后除去物料中部分吸附水, 最终得到残留水量为 1% 4%左右的干制品。用真空冷冻干燥技术生产的产品能够最大限度保持形、色、香、味不变, 营养物质分布均匀, 复水性好。22 吸附流化冷冻干燥在真空冷冻干燥中，环境水蒸气分压力是利用真空泵的抽吸作用，降低总压力来维持的，升华热则通过干层或冰层的导热，在物料周围的热辐射或微波加热等方式来实现。由于应用了流态化技术，物料在与吸附剂的强烈混合接触中获得了良好的传热、传质条件，从而有利于干燥过程的进行。2.3 微波干燥技术微波加热是使加热物体本身成为发热体, 微波从四面八方穿过食品,食品内外同时加热, 既不需要传热介质, 也不利用对流, 食品内外温度同时上升, 加热速度快而均匀, 仅需传统加热方法所耗热量的几分之一,并能较好地保留食品中维生素及食品原有的色香味。同时，这种技术因为不存在物料内部因毛细管表面张力作用下导致其微观结构改变而非常受到食品行业的追捧。单独使用常压微波干燥, 往往会导致食品内部局部过热而严重影响产品品质, 特别是在干燥后期。将微波和热风干燥组合, 既提高了干燥速度, 又可提高干燥产品质量。微波与其他干燥方法相组合, 即微波辅助干燥是当前干燥技术研究和发展的方向之一。如微波真空干燥是将微波技术和真空技术有机地结合, 充分发挥微波加热快而均匀,真空条件下水汽化点低的特点。微波加热技术与真空干燥或其它干燥方法相结合, 出现了不少新型的干燥装置, 赋予了微波干燥新的内涵及生命力。2.4 红外加热干燥技术红外加热以辐射方式传递热量, 当被加热分子受到某种频率的红外线照射时, 即辐射源的辐射能谱与被加热物分子产生共振吸收, 加速分子内部的热运动, 从而达到升温加热的目的。基于红外加热的机理, 红外加热干燥具有加热速度快、生产效率高, 加热均匀、清洁、产品质量高, 节省能源等特点。更兼设备规模小, 投资省, 寿命长, 使其在各个领域应用广泛, 在食品行业中主要用于粮食加工。2.5 吸附式低温干燥技术吸附式低温干燥技术属于热泵干燥。热泵干燥是目前应用于食品干制加工的主要方法, 它的实质是冷风干燥, 能耗低, 干燥气流温度在 50以下, 相对湿度在 15%左右, 但热泵干燥压缩机所用的制冷工质 CFCs 会破坏大气臭氧层, 不利于环保。而目前研究的吸附式低温干燥技术通常是指采用固体吸附剂除去空气中的水分,得到有着一定温度的干空气,再用压缩制冷等方法对该干空气进行降温,从而获得低温低湿的干空气用于食品的干燥。这是一种以传质推动力为主的新型干燥工艺, 制品原色原味、营养损失小、复水效果好; 系统杀菌性能高、无环境污染、能耗低, 且可利用低品位热源。2.6 超临界 CO2干燥技术超临界 CO2干燥技术是利用在超临界条件下 CO2的气液界面消失(不存在表面张力)的现象。2.7 脉冲式气流干燥技术 气流干燥机热空气进入干燥器后快速冲击物料并在瞬间与物料充分混合使物料流态化与空气的接触面积最大化从而迅速蒸发水份，气固两相经过除尘分离后得到产品。脉冲气流干燥是在直管气流干燥器的基础上增加了较粗的缓冲管，目的是增加气固两相的相对运动过程从而提高干燥速率。适用于粘性不大或无粘性的滤饼装物料的干燥，一般干燥之前需经过机械脱水。气流干燥机的干燥时间较短一般为1-4秒，产品在温度还未升高之前已经离开了干燥器，适合热敏性物料干燥。3 干燥设备3.1 微波真空干燥机微波真空干燥设备是微波能技术与真空技术相结合的一种新型微波能应用设备，它兼备了微波及真空干燥的一系列优点，克服了常规真空干燥周期长、效率低的缺点，在一般物料干燥过程中，可比常规方法提高工效 410 倍。具有干燥产量高、质量好，加工成本低等优点。是在干燥过程中对物质的物理变化、内外热质交换以及真空条件下水分迁移过程的深入研究的基础上，发展起来的一项新技术、新工艺。法国国际微波公司制造的微波真空干燥机，微波真空干燥室直径为 1.5m, 长度 12m, 加工速溶桔粉, 产品不仅保持原有的色香味, 其维生素的保留也远远高于喷雾干燥。国内天津市包装食品机械研究所吸收国外最先进的技术, 开发研制出的 WTJ系列微波能干燥设备, 具有干燥速度快、热效率高、加热均匀、无污染和不破坏食品的营养成分等特点, 可广泛应用于食品干燥领域。3.2 吸附式低温干燥设备吸附式低温干燥设备目前发展有三种：3.2.1 无热再生吸附式干燥机利用干燥剂材料本身所特有的毛细作用吸附空气中的水份的，设备一般制成双塔形，一塔吸附时另一塔用低压空气进行再生（脱附）。 3.2.2 微热再生吸附式干燥机与无热再生吸附干燥机基本相同，不同点是它用于再生的低压干燥空气先经过加热再进入再生塔使干燥剂脱湿，在结构上增加了加热装置，在再生程序上增加了加热与冷吹工序。3.2.3 组合吸附式干燥机新一代吸附式干燥器，综合变压吸附和变温吸附之优点，在常温高蒸汽分压下吸附；在较高温度，低蒸汽分压下解析，即吸附剂在吸附过程中吸附的水份，在再生过程依靠高品质再生产的热扩散和低分压两种机理的共同作用而得以彻底清除。3.3 超声波真空喷雾干燥超声波真空喷雾干燥可以用于生产高活性的益生菌，可用于乳品行业。3.4 闪蒸干燥机闪蒸干燥机是一种带有旋转粉碎装置的竖式流化床干燥设备，主要用于膏糊状物料的干燥。其主体为一个圆筒形干燥室，由底部的粉碎流化段、中部干燥段和顶部分级段组成，能同时完成物料的粉碎、干燥。3.5 太阳能干燥设备太阳能干燥设备是以太阳能利用为主的干燥设备, 一般由集热器和干燥室组成, 还有其他如风机、泵、辅助加热设备等的辅助设备。根据干燥系统内气流的流动方式, 可以把干燥系统分为自然对流型和强迫对流型; 根据集热器结构形式, 可将干燥系统分为温室型、集热器型、集热器-温室型。采用太阳能并使用辅助加热的智能型太阳能干燥器具有能耗低,集热器制造方式简单,价格低廉,产品质量优且稳定的优点,克服了单一太阳能干燥温度、周期不稳定的不足, 具有良好的发展前景, 甚至可能成为农产品干燥加工的主要设备。4 总结4.1 我国目前干燥发展 目前，我国干燥设备市场主要是中、低技术产品占主导地位，日益激烈的竞争要求我们的企业必须通过技术进步、吸收国外先进技术、自主创新来提升产品品质，才能满足生产需求。从近年来国内外干燥设备的开发方向，主要有以下几种趋势:一、几种传热形式综合应用，使之在干燥的不同阶段发挥各种传热形式的优势，使设备用能更加合理。二、设备的大型化开发。任何生产都有最佳经济规模，干燥设备的放大技术能保证实现规模化生产，因此设备的大型化研究是今后的发展方向之一。三、干燥设备专用化。有针对性的设计干燥设备更能发挥其作用，从技术至经济均有一定意义。四、多级及组合干燥系统的开发。不同型式的干燥设备可以适用不同的物料或可以适用物料不同的干燥阶段，组合干燥可以最大限度地优化干燥过程，使干燥系统更加合理。五、设备的多功能化。现在的干燥设备已不仅仅局限于干燥操作，有时还将粉碎、分级甚至加热反应集于一机之中，大大缩短生产工艺流程，使设备呈多功能化。总的来说，国内干燥设备生产正在逐渐建立起优势，基本实现了对国内市场的主导。真空干燥设备将成为市场需求的主流，国内行业必须大幅提升技术水平，提高干燥效率，降低能耗，为实现绿色生产贡献自己的力量。4.2 干燥技术的改进4.2.1 干燥是能耗很大的加工过程 ,节能是今后研究干燥技术及开发新型干燥设备的一大目标 ,主要对设备本身的改进 ;寻找新的能源代替原来的煤、电等能源 ,并充分利用工业生产中的余热等来节省能源。4.2.2 干燥单元对环境的污染比较严重 ,所以干燥技术必须走绿色可持续发展道路。实现零污染、零排放是今后研究的重点。首先要走资源节约型发展道路，变单一粗放型干燥为组合、智能型干燥。不仅要从干燥工艺上进行根本改造，还要进行全面、多层次的节能技术改造，大力发展应用可再生能源与工业余热的干燥技术。4.2.3 干燥工艺上要不断进行改进。针对不同的物料选择最适合的干燥技术 ,同时不断通过试验研究来探寻最佳的干燥工艺参数是十分必要的参 考 文 献【1】国内外干燥设备的现状与发展趋势 刘相臣 (北京服装学院)【2】常压吸附流化冷冻干燥技术的研究与探索 李心刚 胡桂秋【3