Вакуумная сушка широко применяется в пищевой промышленности. В последние годы благодаря сочетанию вакуумной технологии, технологии микроволнового нагрева и других технологий сушки появилось несколько новых типов устройств для вакуумной сушки.
Введение В настоящее время важной тенденцией развития технологии обработки пищевых продуктов является * большой предел, позволяющий сохранить пищу питательной и вкусной, а выбор технологии и оборудования для сушки оказывает большое влияние на питательность, цвет и вкус пищевого продукта. Сушка пищевых продуктов имеет множество характеристик, связанных с «едой». Это отличается от сушки химических продуктов. В первом случае необходимо учитывать гигиену пищевых продуктов, потерю питательных веществ, изменение цвета и вкуса и т. д. Сушка пищевых продуктов отличается от сушки медицинских изделий, поскольку продукты питания часто представляют собой продукт с низкой добавленной стоимостью, а лекарства, как правило, являются продуктами с высокой добавленной стоимостью. В первом случае необходимо учитывать экономичность процесса сушки. Что касается «качества и экономии», в последние годы технологии и оборудование для сушки пищевых продуктов достигли большого прогресса, а сочетание вакуума и других методов сушки или технологии нагрева придало вакуумному сушильному устройству новое значение и жизнеспособность.
Характеристики вакуумной сушки пищевых продуктов: Вакуумная сушка основана на фундаментальном принципе, согласно которому давление насыщенных паров воды тесно связано с температурой. В условиях вакуума температура кипения воды снижается. То есть работа в вакууме, то есть работа при низких температурах, позволяет избежать разрушения питательных веществ, таких как витамины, при высоких температурах и в то же время увеличить скорость сушки. Кроме того, в вакуумной системе содержание воздуха в единице объема ниже, чем в атмосфере. Сушка продуктов питания в этой среде с относительно низким содержанием кислорода может уменьшить или даже избежать окисления жира, потемнения пигментов или других окислительных повреждений продуктов питания. Таким образом, вакуумная сушка позволяет добиться лучшего качества пищевых продуктов.
2
Традиционное вакуумное сушильное оборудование широко используется в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности. В Китае также разработаны и внедрены различные устройства вакуумной сушки, конструктивные формы которых разнообразны. В пищевой промышленности обычно используются вакуумные сушилки коробчатого типа, двухконусные, ленточные вакуумные сушилки и т. д. Эти традиционные вакуумные сушилки в основном используют для нагрева горячий воздух, пар или электричество и передают тепло снаружи внутрь материала по принципам теплопроводности, конвекции или излучения.
2.1 Вакуумная сушилка коробчатого типа Вакуумная сушилка коробчатого типа — самый старый и простой тип вакуумной сушилки. Внутри вакуумной сушильной камеры имеется несколько полых нагревательных пластин. Обычно для нагрева через нагревательные пластины пропускают пар, но также можно использовать электрический нагрев или другой радиационный нагрев. Материалы помещаются в металлический лоток на нагревательную пластину. Тепло передается внутрь материалов, вызывая испарение влаги. Вакуумные сушилки коробчатого типа в настоящее время широко используются на практике и подходят для сушки жидких, суспензионных, порошкообразных и сыпучих пищевых материалов.
2.2 Двухконусная вакуумная сушилка: Двухконусная вакуумная сушилка вращает конический контейнер с симметричной рубашкой. Материал непрерывно перемешивается за счет наклона внутреннего конуса. Пар или теплоноситель подаются на одну сторону вращающегося вала через поворотное соединение, а вывод материала осуществляется через вытяжную трубу с фильтрующим экраном в центре другого конца вала. Двухконусная вакуумная сушилка обеспечивает высокую степень вакуума, имеет простую внутреннюю структуру, легко чистится и позволяет выгружать все материалы.
2.3 Вакуумная ленточная сушилка Вакуумная ленточная сушилка состоит из непрерывной ленты из нержавеющей стали, которая намотана вокруг нагревательного барабана и охлаждающего барабана. Конструкция многослойная, образующая основной корпус сушилки, а затем ее помещают в закрытую вакуумную камеру. Материалы тонким слоем распределяются по ленточному нагревателю и движутся вместе с ним. Из-за условий вакуума материалы находятся в кипящем состоянии и вспениваются на нагревательной плите, поэтому готовое изделие имеет пористость. Вся система работает в закрытом режиме с хорошими гигиеническими условиями. Фактическая степень рабочего вакуума составляет от 100 до 10 кПа, а температура нагрева составляет около 150 ℃. Условия его эксплуатации (температура и время сушки) лежат между сушкой вымораживанием и сушкой распылением. Качество готового продукта очень близко к качеству сублимационной сушки, однако сублимационная сушка представляет собой прерывистую операцию, тогда как вакуумная ленточная сушилка работает непрерывно. Он особенно подходит для сушки термочувствительных и сильно окисленных продуктов. Его можно использовать для жидких или пастообразных материалов. Его обычно используют в пищевых продуктах для сушки апельсинового сока, томатного сока, растворимого чая и т. д.
2.4 Вакуумная барабанная сушилка Вакуумная барабанная сушилка герметизирует барабан в вакуумной камере. В вакуумной барабанной сушилке подача, выгрузка и очистка должны контролироваться снаружи сушильной камеры, поэтому стоимость сушки очень высока. Поэтому его можно использовать только для сушки очень термочувствительных продуктов, таких как фруктовые соки, дрожжи, детское питание и т. д.
3
Новый прогресс в вакуумном сушильном оборудовании: Традиционное вакуумное сушильное оборудование в основном использует теплопроводность, конвекцию или излучение для нагрева, который происходит медленно и неравномерно. В последние годы исследователи объединили вакуумную технологию с технологией микроволнового нагрева и другими технологиями сушки, что привело к появлению некоторых новых типов оборудования для вакуумной сушки.
3.1. Сублимированная в вакууме вода находится в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и парообразном. Поскольку давление продолжает снижаться, точка замерзания меняется мало, в то время как сторона точки кипения становится все ниже и ниже, приближаясь все ближе и ближе к точке замерзания. Когда давление падает до определенного значения, точка кипения сочетается с температурой замерзания, и твердый лед может напрямую превращаться в пар, минуя жидкое состояние. Давление тройной точки воды составляет 610,5 Па, а температура тройной точки — 0,0098 ℃. Когда давление ниже давления тройной точки, твердый лед может поглощать тепло и напрямую превращаться в газообразный водяной пар. Именно в этом заключается принцип сублимационной сушки. Во время вакуумной сублимационной сушки продукт помещается в вакуумную камеру между двумя нагревательными пластинами. Для обеспечения равномерной сушки используется низкотемпературный инфракрасный нагрев. Температура нагревательных пластин точно контролируется в соответствии с кривой нагрева процесса сушки. Выбор степени вакуумирования должен гарантировать, что вся влага останется в виде льда на протяжении всего процесса сушки и не растворится. Для большинства овощей и мяса подходит степень вакуума от 0,5 до 1 Па, что соответствует температуре сублимации около 25 ℃. Поскольку продукты, высушенные сублимацией в вакууме, обезвоживаются при очень низкой температуре, потеря питательных и вкусовых веществ в продуктах минимальна, что позволяет в наибольшей степени сохранить первоначальную питательную ценность и вкус. Он обладает отличными регидратационными свойствами и может быть восстановлен в течение от нескольких секунд до минут. Его цвет, вкус и форма в основном такие же, как у свежих продуктов. Существует множество продуктов, подвергаемых вакуумной сублимационной сушке: кофе, растворимый чай, фруктовые соки, травы и т. д. Из овощей есть зеленый лук, чеснок, имбирь, грибы, мясо, морские гребешки и т. д. Вакуумная сублимационная сушка требует больших единовременных инвестиций, от которых отказываются многие производители продуктов питания. Например, оборудование для сублимационной сушки RAY50 от ATLAS в Дании (площадью сублимационной сушки 45 квадратных метров).
Указанная цена достигает 1,05 миллиона долларов США. Отечественные сублимационные сушилки только начинают свою деятельность, и по-прежнему существует значительный разрыв в качестве по сравнению с зарубежной продукцией. Кроме того, себестоимость вакуумной сублимационной сушки также относительно высока. Это связано с тем, что для этого требуется поддержание высокого вакуума и низкой температуры (-25 ℃), а также длительного времени сушки и высокого энергопотребления. Эти факторы обуславливают большую устойчивость к применению сублимационной сушки в пищевой промышленности.
3.2 Струйная вакуумная сушилка непрерывного действия также известна как (распылительная сушилка Filtermat).
Струйная вакуумная сушилка непрерывного действия, также известная как распылительная сушилка Filtermat, по существу представляет собой комбинацию ленточной вакуумной сушилки и распылительной сушилки. Ниро
Сушилка, разработанная компанией Hudson, успешно решила проблему сушки липких пищевых продуктов, таких как пищевые материалы с высоким содержанием сахара, жира или кислоты. Материалы с высокой вязкостью будут прилипать к стене при использовании традиционных распылительных сушилок, что затрудняет сушку. В процессе сушки материал распыляется вертикально вниз в камеру распылительной сушки через напорные форсунки, а также вниз распыляется горячий воздух. Полусухой порошкообразный материал накапливается на движущейся сетчатой ленте, а выхлопные газы выбрасываются вентилятором. Высушенный материал далее перемещается, охлаждается и собирается на сетчатой ленте. Благодаря поддержанию умеренного уровня вакуума внутри распылительной башни температура горячего воздуха должна составлять всего около 100 ℃, тогда как общая температура горячего воздуха для распылительной сушки составляет около 150 ℃. Следовательно, потери термочувствительных материалов меньше, и в то же время уменьшается высота внутри распылительной башни.
3.4 Микроволновая вакуумная сушка Микроволновая печь представляет собой волну электромагнитного излучения с длиной волны от 1,0 до 0,001 метра и частотой от 300 до 300 000 МГц, которая является проникающей. Принцип микроволновой сушки заключается в следующем: микроволновый генератор излучает микроволны на сушильные материалы. Когда микроволны проникают внутрь материалов, они заставляют полярные молекулы, такие как вода, вращаться синхронно с частотой микроволн. Например, при сушке овощных продуктов с помощью микроволн с частотой 915 МГц молекулы полярной воды внутри овощей вращаются 915 миллионов раз в секунду. Результатом такого высокоскоростного вращения полярных молекул, таких как вода, является то, что материалы мгновенно генерируют тепло от трения. Это приводит к одновременному нагреванию поверхности и внутренней части материала, что позволяет большому количеству молекул воды выйти из материала, достигая эффекта высыхания материала. Традиционные методы нагрева, такие как пар, горячий воздух и электричество, передают тепло снаружи внутрь материала за счет принципов теплопроводности, конвекции и излучения. Чтобы тепло распространилось снаружи внутрь, требуется определенное время. Чем хуже теплопроводность материала, тем больше времени требуется. Поэтому скорость нагрева низкая, нагрев неравномерный, а потребление энергии высокое. Микроволновое нагревание превращает нагреваемый объект в источник тепла, поэтому его называют методом внутреннего нагрева. Микроволны проходят через пищу со всех сторон, одновременно нагревая ее изнутри и снаружи. Он не требует использования теплоносителя и не использует конвекцию. Температура как внутри, так и снаружи продукта повышается одновременно. Скорость нагрева быстрая и равномерная, требующая лишь долю или несколько десятков температур от традиционных методов нагрева. Это также позволяет лучше сохранить витамины в пище, а также ее первоначальный цвет, аромат и вкус. Эксперименты показали, что хлорофилла, витаминов и других питательных веществ в свежих овощах, высушенных на солнце, остается только 3%, в то время как при воздушной сушке - 17%, при быстрой сушке горячим воздухом - 40%, при микроволновой сушке - от 60% до 90%, а при вакуумной сублимационной сушке - 97%. Микроволновая вакуумная сушка представляет собой органическое сочетание микроволновой технологии и вакуумной технологии, полностью использующее характеристики быстрого и равномерного микроволнового нагрева и низкой точки испарения воды в условиях вакуума. Это очень перспективная технология сушки. В последние годы технология микроволновой вакуумной сушки прошла путь от лабораторий до промышленного производства во Франции, Японии и США. Эта технология очень подходит для глубокой переработки термочувствительных продуктов.
Калифорнийский университет в США в сотрудничестве с одной компанией использовал микроволновую вакуумную сушку изюма без косточек, что позволило сохранить первоначальную форму и цвет винограда и избежать недостатков традиционного процесса (сушка горячим воздухом при температуре 65 ℃ в течение 24 часов), таких как изменение цвета, формы, вкуса и питательных компонентов продукта. Качество продукции значительно улучшилось. Микроволновая вакуумная сушилка (2450 МГц, 48 кВт) производства French International Microwave Company имеет диаметр 1,5 метра и длину 12 метров в микроволновой вакуумной сушильной камере. Он используется для обработки растворимого апельсинового порошка. Продукт не только сохраняет первоначальный цвет, аромат и вкус, но и обладает гораздо более высоким содержанием витаминов, чем сушка распылением. В последние годы существует огромный спрос на высококачественные сушеные овощи как внутри страны, так и за рубежом. Процесс сушки является ключом к определению качества обезвоженных овощей. Хотя вакуумная сублимационная сушка используется для приготовления обезвоженных овощей хорошего качества, оборудование для вакуумной сублимационной сушки дорогое, а себестоимость продукции высока. С 1980-х годов за рубежом для производства обезвоженных овощей используется вакуумный микроволновый горячий воздух (от 45% до 55%). По качеству он сравним с продуктами, изготовленными методом сублимационной сушки, но с меньшими единовременными инвестициями и значительным снижением общей стоимости.
4 заключительных замечания (1
Вакуумная сушка имеет ряд преимуществ, таких как низкая температура сушки, относительно аноксия в сушильной камере, отсутствие окисления жира и потемнения пигмента, что подходит для сушки термочувствительных пищевых материалов. Кроме того, стоимость оборудования и стоимость сушки относительно невелики, а вакуумная сушка играет важную роль в сушке пищевых продуктов. (2
Вакуумная сушка в сочетании с технологией микроволнового нагрева или другими методами сушки приводит к появлению множества новых устройств для вакуумной сушки, придающих вакуумной сушке новый смысл и жизнеспособность. (3
Вакуумная микроволновая сушка поглощает преимущества как микроволновой, так и вакуумной сушки, технология сушки является многообещающей, предложенной для ускорения разработки вакуумного микроволнового сушильного устройства в нашей стране.
