1、引言
    真空冷凍干燥脫水技術(shù)是一項對蔬菜、水果、肉類、水產(chǎn)、藥品護(hù)色、保鮮、保質(zhì)、保營養(yǎng)成分的高新加工技術(shù)。由于真空冷凍干燥是在低溫、高真空狀態(tài)下進(jìn)行，物料中的水分直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，因而町以最大限度地保持被干物料的細(xì)胞活性以及被干物料的色、香、味、形狀和營養(yǎng)成分，而且復(fù)水性能好。凍干食品是采用現(xiàn)代脫水技術(shù)與工藝加工而成的集方便、保健、純天然為一體的高品質(zhì)綠色食品，避免了傳統(tǒng)脫水技術(shù)方法帶來的變色、變質(zhì)、變味、成分流失、無法還原等缺陷，富通新能源銷售木屑?xì)饬魇胶娓蓹C(jī)、木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)成型烘干機(jī)機(jī)械設(shè)備。
    隨著食品凍干工藝的深入研究和凍干設(shè)備的發(fā)展，應(yīng)用凍干技術(shù)加工食品的范圍日益擴(kuò)大。據(jù)日本龜田和光男發(fā)表的研究資料，八十年代日本市場上的凍干食品已多達(dá)22類80多種，其中包括：肉類、肉制品、魚貝類、海產(chǎn)品、蔬菜類、湯類、芋類、乳制品類、蛋類、水產(chǎn)制品、谷類、水果類、飲料、菌類、漬菜類、油炸類、點心、豆制品類、酵素、保健品、中藥及其它食品。凍干食品在國際市場上的產(chǎn)量以每年30 010的速度遞增，正成為國際貿(mào)易的大宗食品。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，目前，美國每年消費凍干食品500萬噸，日本160萬噸、法國150萬噸，其它國家的消費數(shù)量也很可觀。日本每年需花1000億日元進(jìn)口凍干食品，日本、美國及歐洲等地每年約需6000噸凍干大蒜粉�？梢妰龈墒称肪哂袧摯蟮膰�際市場“。我國在凍于方面研究起步較晚，近年來一些科研單位對某些產(chǎn)品進(jìn)行了工藝的研究，東北大學(xué)成功的研究了人參凍干工藝；華南理工大學(xué)除了進(jìn)行凍干技術(shù)的理論研究外，還進(jìn)行了大蒜、草莓、新鮮蛇肉的冷凍干燥，四川大學(xué)研究了牦牛肉的冷凍干燥工藝。此外，上海華裔發(fā)展有限公司將一些名菜，如官保雞丁等，用凍千工藝加工，已在國內(nèi)申請專利。上海交大、深圳萬寶公司、河南淮陽活性保健品廠等也在研究真空冷凍干燥的應(yīng)用。發(fā)展勢頭很高。
2、食品凍干機(jī)的研究現(xiàn)狀
    食品凍干機(jī)的突出特點是產(chǎn)量高，脫水量大。因此，要求真空系統(tǒng)排氣量大，真空度不高。目前除采用大型捕水器和羅茨泵機(jī)組之外，也有很多廠家采用多級串聯(lián)水蒸氣噴射泵，這種泵能直接以氣態(tài)排除水蒸氣，系統(tǒng)中不必設(shè)置捕水器。由于裝料量大，多采用裝料車。食品凍-機(jī)中，丹麥阿特拉斯的RAY型間歇式和CONRAD型連續(xù)式凍干機(jī)，日本共和真空株式會社的無隔離干燥過程水汽凝結(jié)器除冰再生技術(shù)和TL型液體食品密閉系統(tǒng)管式凍干機(jī)，可稱為有代表性的世界食品凍干機(jī)的先進(jìn)技術(shù)。1989年10月17日保加利亞的索非亞成立了低溫生物學(xué)和冷凍F燥技術(shù)研究所( Institute of Cryobi-ology and Lyophilhation in Soria，簡稱ICL)．主要研究宇航食品、兒童食品、方便食品、保健食品和營養(yǎng)食品。該研究所目前在世界上排名第三位，僅次于美國和俄羅斯”。
    最近幾年，國內(nèi)食品凍干機(jī)發(fā)展較快，生產(chǎn)廠家在不斷興起。凍干機(jī)的質(zhì)量、性能、規(guī)格型號各不相同。國內(nèi)早在解放前已開始在實驗室中用簡易的凍干裝置來作保存菌種、毒種的試驗。五十年代初期，武漢、北京等生物制品研究所及部分獸藥廠先后進(jìn)口了一批凍干機(jī)，六十年代北京、天津、南京、上海等地相繼建立了一些實驗性凍干食品生產(chǎn)廠家，并先后仿制了一批凍干機(jī)。特點是整體式，擱板溫度不夠均勻，手動操作，能自動記錄。七十年代湖北自行設(shè)計了37.4m2的凍干機(jī)，采用單機(jī)雙級壓縮機(jī)，可在箱內(nèi)加蓋瓶塞。在上海建立了年產(chǎn)300噸的中等規(guī)模的凍干車間。為加快發(fā)展我國凍干技術(shù)，機(jī)電部將工業(yè)真空冷凍干燥烘干機(jī)列入1986年工業(yè)技術(shù)發(fā)展基金項目，由華中理工大學(xué)承擔(dān)并與浙江真空設(shè)備廠協(xié)作進(jìn)行研制”，產(chǎn)品于1989年通過部級鑒定。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、擱板間距可調(diào)，采用微機(jī)程控。此外，清華大學(xué)核能設(shè)計研究院引進(jìn)俄羅斯大型食品真空冷凍干燥設(shè)備的技術(shù)，直接與國家一級企業(yè)煙臺冰輪集團(tuán)合作，共同研制開發(fā)。優(yōu)點是：起點高、投資少、見效快。在引進(jìn)、消化、吸收的同時，對設(shè)備的改進(jìn)提出了切實可行的方案。特別是控制系統(tǒng)設(shè)計，從工藝要求出發(fā)，在考慮節(jié)能的同時，以進(jìn)一步提高效率為目的，采用現(xiàn)代化的儀表和先進(jìn)控制手段，對設(shè)備的控制系統(tǒng)重新進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，提高了我國大型食品冷凍干燥烘干機(jī)的整體設(shè)計及控制水水平。幾種國產(chǎn)凍干機(jī)的性能如表1所示。
    目前，國產(chǎn)食品凍干機(jī)還沒能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。大部分生產(chǎn)廠家走的是仿制道路。有的廠家在采用國外先進(jìn)技術(shù)的同時，進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)…。。如：加熱板內(nèi)采用了特殊導(dǎo)流裝置，使板內(nèi)流體的流量均勻，保證了加熱的均勻和穩(wěn)定；捕水器在工作中可實現(xiàn)交替捕水和融冰，捕水器盤管內(nèi)氨液制冷方式由傳統(tǒng)的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷，使捕水器盤管內(nèi)溫度均勻，結(jié)霜性能良好。除仿制外，國內(nèi)自己的研制能力也在提高。有的單位已經(jīng)脫離了仿制國外機(jī)型。抽氣系統(tǒng)采用低架式水蒸汽噴射泵抽水蒸氣，省去了捕水器和制冷系統(tǒng)，使沒備價格有所降低。
國產(chǎn)凍干機(jī)還存在一些不足之處：
    (1)擱板溫度不均勻，造成凍干產(chǎn)品含水率不均勻，產(chǎn)品合格率受影響。造成溫度不均勻的原因各不相同：有的是擱板結(jié)構(gòu)和材料質(zhì)量不好；有的是加熱流體分流或流程有缺欠；有的是捕水器在干燥箱內(nèi)絕熱不好。
    (2)干燥速率低，干燥箱內(nèi)各點干燥快慢不一致，反映在產(chǎn)品上仍然是合格率受影響。其原因除擱板溫度不均勻外，還與真空系統(tǒng)配置得不合理有關(guān)。主要體現(xiàn)在捕水器配置得不合理；水蒸汽噴射泵性能不穩(wěn)定；抽氣口位置不合理等。
    (3)捕水器效率低。主要體現(xiàn)在捕水器面積大而捕水量小，有部分無效面積，其根本原因是捕水器設(shè)計不合理。
3、食品凍干機(jī)的發(fā)展趨勢
    無論是國產(chǎn)還是引進(jìn)凍干設(shè)備，其共同的缺點是價格較昂貴，耗能高，收回投資慢。降低成本，減少能耗是食品凍干機(jī)今后的主攻方向。因此，食品用凍干機(jī)的研究方向和發(fā)展趨勢應(yīng)該是：
    (1)改進(jìn)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計、降低成本、減少能耗。國外有些凍干機(jī)不采用不銹鋼制造，而采用低碳鋼涂覆食品用可烘干樹脂，涂層厚度為0.12~0.20mm，在室溫下就會發(fā)出紅外線。擱板表面涂高性能遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料，增強(qiáng)其輻射能力，料盤表面處理，增強(qiáng)其吸熱能力。料盤在兩塊輻射擱板之間有一最佳位置，而不是取中間位置，因此應(yīng)優(yōu)化設(shè)計。捕水器的結(jié)構(gòu)、尺寸、結(jié)霜特性的優(yōu)化更有實際意義，因為它的造價目前幾乎相當(dāng)于凍干箱的造價，運轉(zhuǎn)功耗較大。對于凍干機(jī)而言，加熱系統(tǒng)只是補充升華熱，功率消耗本不應(yīng)太高，但現(xiàn)有設(shè)備并不盡如人意，應(yīng)該通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低能耗。
    (2)保證質(zhì)量，提高性能。有的廠家生產(chǎn)的凍干機(jī)從安裝好之后，一直不能投入正常生產(chǎn)；有的凍干機(jī)雖然能生產(chǎn)，但能耗太高，生產(chǎn)的產(chǎn)品越多，賠錢越多；還有的元器件經(jīng)常出現(xiàn)故障，影響正常生產(chǎn)。因此，今后生產(chǎn)的凍干機(jī)質(zhì)量必須保證可靠性能好。提高性能是指除加熱速率、抽氣速率、溫度均勻性、真空度穩(wěn)定性之外，應(yīng)增強(qiáng)設(shè)備新的功能。例如增加凍干結(jié)束的判斷功能，最簡單的辦法是稱重法。目前已經(jīng)有人試驗，但都不太成功。原因是沒有離開天平和地秤的模式，致使小設(shè)備安裝困難，大設(shè)備笨重而不穩(wěn)定。應(yīng)該發(fā)展重量傳感器，用很小的一次元件給出重量隨時間的變化。
    (3)開發(fā)連續(xù)式凍干設(shè)備，當(dāng)前生產(chǎn)的凍干機(jī)都是間歇式生產(chǎn)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的提高，消費量會增大。因此發(fā)展連續(xù)凍干設(shè)備，增加凍干產(chǎn)品的產(chǎn)量是必然趨勢。
    (4)提高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。近年來西方國家在食品生產(chǎn)企業(yè)開始推行HACCP系統(tǒng)(Hazard Ana]ysis Criti-cal Control Point)對食品加工設(shè)備的消毒殺菌、衛(wèi)生管理等提出更加嚴(yán)格的要求。以此為契機(jī)，日本許多廠家紛紛將原有鍍鋅鋼板的真空干燥室改為不銹鋼真空室，因為在向真空室通蒸汽進(jìn)行滅菌的過程中，鍍鋅層會與60~ 80。C的濕熱蒸汽發(fā)生反應(yīng)生成微粉，污染食品。凍干設(shè)備的服役期一般為20~ 25年，考慮到HACCP系統(tǒng)遲早將進(jìn)人中國，我國凍干產(chǎn)業(yè)廠家應(yīng)未雨綢繆，及早做好準(zhǔn)備。
4、結(jié)束語
    目前，國內(nèi)科技工作者正在或已經(jīng)研制出系列真空冷凍干燥設(shè)備，為發(fā)展我國的真空冷凍干燥技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著國際市場對凍干食品需求量的不斷增加和我國加入世貿(mào)組織以及人民生活水平的逐漸提高，凍干食品在國內(nèi)將具有美好的發(fā)展前景。凍干機(jī)技術(shù)具有相當(dāng)大的發(fā)展空間。