真空冷冻干燥技术精美PPT分析.ppt

真空冷冻干燥技术,目录,一、干燥技术现状及发展趋势,3.干燥技术现状,4.发展趋势,2.干燥类型分类,1.干燥简介,1.干燥简介,在化学工业中，常指借热能使物料中水分(或溶剂)气化，并由惰性气体带走所生成的蒸气的过程。例如干燥固体时，水分(或溶剂)从固体内部扩散到表面再从固体表面气化。干燥可分自然干燥和人工干燥两种。并有真空干燥、冷冻干燥、气流干燥、微波干燥、红外线干燥和高频率干燥等方法。,2.干燥类型分类,1.对流干燥：使热空气或烟道气与湿物料直接接触，依靠对流传热向物料供热，水汽则由气流带走。对流干燥在生产中应用最广，它包括气流干燥、喷雾干燥、流化干燥、回转圆筒干燥和厢式干燥等。,2.传导干燥：湿物料与加热壁面直接接触，热量靠热传导由壁面传给湿物料，水汽靠抽气装置排出。它包括滚筒干燥、冷冻干燥、真空耙式干燥等。,3.辐射干燥：热量以辐射传热方式投射到湿物料表面，被吸收后转化为热能，水汽靠抽气装置排出，如红外线干燥。,4.介电加热干燥：将湿物料置于高频电场内，依靠电能加热而使水分汽化，包括高频干燥、微波干燥。在传导、辐射和介电加热这三类干燥方法中，物料受热与带走水汽的气流无关，必要时物料可不与空气接触。,3.干燥技术现状,目前大多数干燥设备设计仍然依赖于小规模试验和实际操作经验。建国以来,一些现代的干燥设备(如喷雾干燥器、气流干燥器及流化床干燥器)在工业生产中得到应用。自70年代以来,随着科学技术的迅猛发展以及各技术领域的交叉、渗透,干燥设备、干燥过程和干燥理论的研究有较大进展。,干燥技术现状,30年来，我国实现了许多干燥技术的工业化。主要有：喷雾干燥流态化干燥蒸汽回转干燥真空干燥气流干燥冷冻干燥微波干燥,4.干燥技术发展趋势,近期内干燥技术要有突破性进展还相当困难,一般是趋于技术革新。目前,在世界范围内干燥设备的主要研究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。具体研究课题为:,(1)在直接式干燥器中使用过热蒸汽作为干燥介质。,(2)大量使用间接加热方式。,(3)采用组合式传热方式。,(4)采用容积式加热。,(5)组合使用不同类型干燥器。,(6)采用间断传热方式。,(7)运用新型或更为有效的供热方法。,(8)运用新型气固接触技术。,(9)应用计算机辅助设计;设计灵活的、多用途的干燥器。,(10)使用模糊逻辑、神经网、专家系统等实现干燥过程的控制。,二、真空冷冻干燥技术,1.概念,真空冷冻干燥技术简称冻干技术，是真空技术与冷冻技术相结合的新型干燥脱水技术。是将食品先冻结，然后在较高的真空度下，通过冰晶升华作用将水分出去而获得干燥的方法。,概念,它包含真空、制冷、流体、生物工程、传热传质和自动控制等方面知识。由于干燥过程实在低温、真空状态下进行，物料中的水分直接从固态升华为气态，因而可以最大限度地保持被干物料的色、香、味、形状和营养成分，而且复水性能好。应用该技术的冻干产品能够很好地吻合“绿色食品”、“保健食品”、“方便食品”三大食品的发展趋势，因此冻干食品逐渐被人们关注和青睐。,2.原理,真空冷冻干燥基本原理是基于水的三种变化。水（H2O）有三种相态，即固态、液态和气态，三相态既可以相互转换也可以共存。三相点所对应的温度为0.0098，水蒸气为610.5（4.58mmHg），在这样的温度和水蒸气压下，水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。只有在三相点以下，冰才能由固相直接转变为气相，这个过程成为升华。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分（不经过冰的融化）直接以冰态升华为水蒸气被除去，从而达到冷冻干燥的目的。,3.流程,0%,40%,20%,80%,60%,100%,前处理,预冻,脱水干燥,后处理,原料,前处理,真空冷冻干燥食品的原料若按其组织形态来分，可分为固态食品和液态食品。对固态食品原料的预处理过程，包括选料、清洗、切分、烫漂和装盘等。其目的是清除杂物，易升华干燥。液态原料一般采取真空低温浓缩或冷冻浓缩的方法进行预处理。,预冻,物料首先要预冻，然后抽真空。预冻的温度选择应低于物料的共熔点5左右。因隔板的温度有所不同，需要有充分的预冻时间，从低于共熔点温度算起，预冻时间约2小时。预冻的速度控制在每分钟下降14为宜，过高过低都会影响产品质量，不同的物料的预冻速度由实验确定。,(1)升华干燥。冻结后的食品需迅速进行真空升华干燥。食品在真空条件下吸热，冰晶就会升华成水蒸气而从食品表面逸出。升华过程是从食品表面开始逐渐向内推移，在升华过程中，由于热量不断被升华热带走，要及时供给升华热能，来维持升华温度不变。(2)解析干燥。升华干燥后，食品中仍含有少部分的结合水，较牢固，所以必须提高温度，才能达到产品所要求阶段的水分含量。料温由-20升到45左右，当料温与板层温度趋于一致时，干燥过程即可结束。,真空脱水干燥,后处理,当仓内真空度恢复接近大气压时打开仓门，开始出仓，将已干燥的食品立即进行检查、称重、包装等。由于冷冻食品保持坚硬，逸出的水分留下通道，冻干食品组织呈多孔状，因此与氧气接触的机会增加，为防止其吸收大量水分和氧气，可采用真空包装或充氮包装。为保持干制食品含水在5%以下，包装内应放入干燥剂以吸附微量水分。包装材料要求密闭性好，强度高，颜色深。,4.特点,物料干燥是在低温下进行（-40），且处于高真空状态，因此，特别适用于热敏性高和极易氧化的物料的干燥，可以保留新鲜物料色、香、味及营养成份不损失；,干燥制品不失原有的固体骨架结构，保持物料原有的形态；,特点,在升华过程中溶于水中的可溶性物质就地析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移而将无机盐和营养物携带到物料表面而造成表面硬化和营养损失的现象；,冻干制品成海绵状，无干缩，故复水性极好，比其它干燥方法产生的物料复水后更接近新鲜物料原形,特点,冻干制品采取真空或充氮包装及避光保存，可保持5年不变质。由于质量轻，可室温贮运销售，对营销十分有利。与速冻制品相比，免除了运输储存和销售过程中小号很高的冷藏链。真空速冻干燥技术被国内外认为是生产高品质制品的理想的加工方法。因此，冻干食品在国际市场的价格似乎热风干燥食品的46倍，是速冻食品的78倍。,两种包装,真空包装,氮气包装,5.广泛应用,蔬菜类：如蘑菇、香菇、香椿、黄花菜、芦笋、芹菜、青豆、荷兰豆、豌豆、胡萝卜、番茄、菜花、卷心菜、菠菜、洋葱、辣椒、香菜、玉米等。水果类：荔枝、龙眼、香蕉、草莓、水蜜桃、樱桃、苹果、梨、桔子、哈密瓜、菠萝等。水产类：鱼翅、虾仁、蟹肉、甲鱼、鱿鱼、海参、干贝、海蜇、海带、海菜等。禽肉类：猪肉、牛肉、蛇肉、羊肉、鸡肉、兔肉、火腿等。方便食品类：碗仔面、盒装便餐、婴儿食品、旅游食品、老年食品、军用食品、宇航食品等。饮品类：速溶咖啡、速溶茶等固体饮料，果汁、果茶、菜汁、保健茶、营养茶、营养冲剂、红绿茶等。调味料类：葱、姜、蒜、汤料、果酱、调料理、香料等。保健品类：人参、鹿茸、冬虫夏草、天麻、当归、三七、首乌、山药、蜂王浆、蜂蜜、花粉、鳖粉、甲鱼、龟类等。食品工业原料类：蛋料、豆料、干果粉、植物蛋白等。其他类：动物胶原蛋白、酶素、血清、菌种、生物制品等。,5.广泛应用,蔬菜类,如蘑菇、香菇、香椿、黄花菜、芦笋、芹菜、青豆、荷兰豆、豌豆、胡萝卜、番茄、菜花、卷心菜、菠菜、洋葱、辣椒、香菜、玉米等。,水产类,禽肉类,方便食品类,保健品类,食品工业原料类,水果类,饮品类,调味料类,其他类,荔枝、龙眼、香蕉、草莓、水蜜桃、樱桃、苹果、梨、桔子、哈密瓜、菠萝等。,鱼翅、虾仁、蟹肉、甲鱼、鱿鱼、海参、干贝、海蜇、海带、海菜等。,猪肉、牛肉、蛇肉、羊肉、鸡肉、兔肉、火腿等。,碗仔面、盒装便餐、婴儿食品、旅游食品、老年食品、军用食品、宇航食品等。,速溶咖啡、速溶茶等固体饮料，果汁、果茶、菜汁、保健茶、营养茶、营养冲剂、红绿茶等。,葱、姜、蒜、汤料、果酱、调料理、香料等。,人参、鹿茸、冬虫夏草、天麻、当归、三七、首乌、山药、蜂王浆、蜂蜜、花粉、鳖粉、甲鱼、龟类等。,蛋料、豆料、干果粉、植物蛋白等。,动物胶原蛋白、酶素、血清、菌种、生物制品等。,应用,近年来，中国渔业产量不断提高，水产品加工业取得了突破性进展，已形成冷藏、罐藏、调味食品、鱼类制品等几十个产业门类。然而作为一个水产大国，我国的水产品加工技术仍处于起步阶段，发展速度与发达国家相比存在较大差距。但我国可用于冻干的水产品数量大、品种多、质量高、价格低，这些优势将弥补技术上的缺陷，使我国的冻干食品在国际市场上同样具有较强的竞争力。,我国传统的海产品如干贝、海参、鱼翅等，大多采用干制的方法加工而成。研究表明，采用自然风干或人工热风干燥加工海产品时，热敏性营养活性物质会造成很大损失，水溶性也会比较差。同时制品的体积缩小严重，复水较难，影响了制品的质量。,如果采用真空冷冻干燥技术来加工水产品，不仅可以保证成品品质的均一性，还可改善其外观，提高经济效益。,真空冷冻干燥技术可以明显提高制品的质量和档次，但却在水产品加工行业推广缓慢，究其原因，主要有四个方面：设备投资较大加工成本高原料供应不稳定市场销路不畅,6.结论,食品真空冷冻干燥技术是一门跨学科的综合技术，涉及多学科、多领域。食品冻干技术的进步依赖于交叉学科的发展。功能食品、营养食品、保健食品、方便食品以及儿童食品等，能够满足人们不断增长的物质生活需要的新型食品的发展都离不开冻干技术。因此，食品真空冷冻干燥技术必将成为21世纪的重要应用技术。,参考文献：,1潘永康.中国现代干燥技术发展概况.干燥刊中刊,2005，8:42-43.2付西光等食品真空冷冻干燥研究江苏理工大学学报，2001，22(4)：1921.3刘相臣.国内外干燥设备的现状与发展趋势.化工装备技术，2000,21(6)：1315.4徐成海等现代真空冷冻干燥技术沈阳制冷通讯，2000，(5)：45.5张宏飞，张联英.热泵干燥技术研究现状及发展趋势.干燥技术与设备，2009,7(3)：120123.6迟大鹏，黄翔食品真空冷冻干燥设备的原理与应用J冷藏技术，1999(4)：58.7王小光，张颜民ZDG一160食品真空冷冻干燥设备J真空与低温，1998，4(3)：170174.8黄立新，周瑞君，A.s.Mujumdar.近年来喷雾干燥技术研究进展和展望J.干燥技术与设备，2008，6（1）:3-8.9王超,谭鹤群.我国干燥技术的研究进展