谈中国真空冷冻干燥技术研发
谈中国真空冷冻干燥技术研发 | 时间: October-4 14:11:00 | 分类:技术栏目
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一、发展态势产量递增速度每年达30％
真空冷冻技术简称为冻干技术。国家质检总局锅炉压力容器检测研究中心主要从事真空冷冻干燥过程优化研究的专家介绍，冻干原理是在真空状态下，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而除去，从而获得干燥制品的技术。实践表明，真空冷冻干燥脱水技术是一项适用于果蔬、肉类、水产、药品的护色、保鲜、保质及保持营养成分的高新加工技术。
据统计，目前美国年消费冻干食品500万吨，日本160万吨，法国150万吨，其他国家的消费数量也在逐年攀升。如今，冻干食品在国际市场上的产量以每年30％的速度递增。
中国在冻干方面的研究起步较晚。近年来一些科研单位对某些产品进行了工艺研究。东北大学已成功研究了人参冻干工艺；四川大学研究了牦牛肉的冷冻干燥工艺。此外，上海华裔发展有限公司将一些名菜，如：“宫爆鸡丁”等，用冻干工艺加工，已在国内申请专业技术。如今，随着中国消费者对冻干产品需求量的逐年增大，冻干设备也有了较大的发展。
专家介绍，由于真空冷冻干燥是在低温、高真空状态下进行，物料中的水分直接从固态升华为气态，因而可以较大限度地保持**物料的细胞活性以及**物料的色、香、味、形和营养成分，而且复水性能好。冻干食品则是采用现代脱水技术与工艺加工而成的集方便、保健、纯天然为一体的高品质绿色食品。从而避免了传统脱水方法带来的变色、变味、成分流失及无法还原等缺点。
二、国内现状整体设计及控制水平有所提高
冻干食品品质的优劣，除了与工艺有关，在很大程度上取决于食品冻干设备。食品冻干机主要包括对物料进行冻结的冻结库和升华脱水的干燥仓及真空、制冷及加热等辅助设备。专家谈到，世界较为先进的冻干机主要包括：丹麦阿特拉斯的RAY型间歇式和CON-RAD型连续式冻干机，日本—0共和真空株式会社的无隔离干燥过程水气凝结器除冰再生技术和TL型液体食品密闭系统管式冻干机。
此外，早在十多年前在保加利亚成立的，以研究宇航食品、保健食品和营养食品为主要方向的低温生物学和冷冻干燥技术研究所的科研实力也极为雄厚。
近年来，国内食品冻干机发展较快，生产厂家较多，质量、性能及规格型号各不相同。20世纪50年代初期，武汉及北京等生物制品研究所先后进口了一批冻干机；20世纪60年代北京、天津、南京、上海及大连等地相继建立了一些实验性冻干食品生产厂家，并先后仿制了一批冻干机。其特点是整体式，搁板温度不均匀，手动操作，能自动记录；20世纪70年代湖北自行设计了一种冻干机，采用单机双级压缩机，可在箱内加盖瓶塞；上海则建立了年产300吨的中等规模的冻干车间。
为加快中国冻干技术的发展，机电部将工业真空冷冻干燥机列入1986年工业技术发展基金项目，由华中理工大学承担并与浙江真空设备厂协作进行研制，产品于1989年通过部级鉴定，该机结构紧凑、功能齐全、搁板间距可调，采用微机程控。
此外，清华大学核能设计研究院也引进俄罗斯大型食品真空冷冻干燥设备的先进技术，直接与国家一级企业烟台冰轮集团合作，共同探索出一条发展中国冷冻干燥事业的新路。所研制设备的优点是：起点高、投资少、见效快。在引进、消化及吸收的同时，对设备的改进提出了切实可行的方案，特别是控制系统设计，从工艺要求出发，在考虑节能的同时，以进一步提高效率为目的，采用现代化的仪表和先进控制手段，对设备的控制系统重新进行了优化设计，从根本上提高了中国大型食品冷冻干燥机的整体设计及控制水平。
三、改进趋势逐渐脱离仿制国外机型道路
专家分析，目前大部分国产食品冻干机生产厂家走的是仿制道路。一些厂家在在采用国外先进技术的同时，进行了较大的改进。如加热板内采用了特殊导流装置，使板内流体的流量均匀，保证了加热的均匀和稳定；捕水器在工作中可实现交替捕水和融冰，捕水器盘管内氨液制冷方式由传统的氨液相变制冷改为氨液无相变制冷，使捕水器盘管内温度均匀，结霜性能良好。
除仿制外，国内自身的研制能力也在提高，一些单位已经脱离了仿制国外机型，抽气系统采用低架式水蒸气喷射泵抽水蒸气，省去了捕水器和制冷系统，降低了设备价格。
四、研究方向重在降低成本减少能耗
然而，无论是国产设备还是引进设备，食品冻干机共同的缺点是价格昂贵、耗能高、收回投资慢。降低成本、减少能耗是冻干机今后的主要方向。因此，有关专家总结，食品冻干机的研究方向和发展趋势如下：
（1）降低成本、减少能耗国外一些冻干机不采用不锈钢制造，而采用低碳钢涂覆食品用可烘干树脂，在室温下会发出红外线。搁板表面涂高性能远红外发射材料、增强其辐射能力；料盘表面处理，增强其吸收能力。捕水器的结构、尺寸及结霜特性的优化更有实际意义，因为目前其造价相当于冻干箱的造价，运转功耗较大。对于冻干机而言，加热系统只是补充升华热，功率消耗本不应太高，但现有设备不尽如人意，应加以优化结构，并降低能耗。
（2）保证质量提高性能在实际应用中，一些厂家的冻干机安装后，一直不能投入正常的生产；有些冻干机虽然能生产，但能耗高。还有一些元器件不断出现故障、影响正常生产。因此，必须保证冻干机的质量。提高性能是指除加热速率、抽气速率、温度均匀性、真空度稳定性之外，增强设备新的功能。例如增加冻干结束时的判断功能，较简单的办法是称重法。目前已有人试验、但不尽如人意。应该发展质量传感器、用较小的一次元件给出质量随时间的变化。
（3）开发连续式冻干设备当前生产的冻干机大都是间歇式产品，随着工业技术大量的发展，开发连续式冻干设备，增加冻干产品的产量将是必然趋势。
（4）提高卫生标准近年来，西方国家在食品生产企业开始推行HACCP系统，对食品加工设备的消毒杀菌及卫生管理等提出了更加严格的要求。日本的许多厂家纷纷将原有镀锌钢板的真空干燥室改为不锈钢真空室，减少了污染。
专家认为，目前国内科研人员已成功研制出系列真空冷冻干燥设备，为发展中国真空冷冻干燥技术奠定了良好的基础。随着国际市场对冻干食品需求量的不断增加和中国加入世贸组织以及人民生活水平的逐渐提高，冻干设备将会有长足的发展。
