实验喷雾干燥机的开发现状与发展趋势

冻干机的突出特点是产量高,脱水量大。因此,要求真空系统排气量大,真空度不高。目前除采用大型捕水器和罗茨旋转泵机组之外,多采用几级串联的水蒸气喷射泵,这种泵能直接以气态排除水蒸气,系统中不必设置捕水器。食品冻干机中,丹麦阿特拉斯的RAY型间歇式和CONRAD型连续式冻干机,日本共和真空株式会社的无隔离干燥过程水汽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可代表世界食品冻干机的先进技术。1989年10月17日保加利亚的索非亚成立了低温生物学和冷冻干燥技术研究所(InstituteofCry2obiologyandLyophilizationinSofia,简称ICL),主要研究宇航食品、儿童食品、方便食品、保健食品和营养食品。该研究所目前在世界上排名第三位,仅次于美国和俄罗斯[1]。  

国内早在解放前已开始在实验室中用简易的冻干装置来作保存菌种、毒种的试验。50年代初期,武汉、北京等生物制品研究所及部分兽药厂先后进口了一批冻干机,60年代北京、天津、南京、上海、大连等地相继建立了一些实验性冻干食品生产厂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。为加快发展我国冻干技术,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协作进行研制[2],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研制开发,探索出一条发展我国冷冻干燥事业的新路,实验喷雾干燥机提高了我国大型食品冷冻干燥机的整体设计及控制水平[3]。国产冻干机的性能如表1所示[4]。  

目前,大部分国产食品冻干机生产厂家走的是仿制道路。有的厂家在采用国外先进技术的同时,进行了很大的改进。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。除仿制之外,国内自己的研制能力也在提高,有的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,使设备价格有所降低。  

国产冻干机还存在一些不足之处:  

(1)搁板温度不均匀,造成冻干产品含水率不均匀,产品合格率受影响。造成温度不均匀的原因各不相同:或者是搁板结构和材料质量不好;或者是加热流体分流或流程有欠缺;或者是捕水器在干燥箱内绝热不好。  

(2)干燥速率低,干燥箱内各点干燥快慢不一致,反映在产品上仍然是合格率受影响。其原因除搁板温度不均匀外,还与真空系统配置得不合理有关。主要体现在:捕水器配置得不合理;水蒸气喷射泵性能不稳定;抽气口位置不合理等。  

(3)捕水器效率低。主要体现在捕水器面积大而捕水量小,有部分无效面积,其根本原因是捕水器设计不合理。

4 实验喷雾干燥机的发展趋势  

无论是国产的还是引进的冻干设备,其共同的缺点是价格贵,能耗高,投资收回慢。降低成本、减少能耗是冻干机今后的主攻方向。因此,冻干机的研究方向和发展趋势应该是:  (1)改进结构、优化设计、降低成本、减少能耗。国外有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,涂层厚度为0112~0120mm,在室温下就会发出红外线。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,增强其吸热能力。料盘在两块辐射搁板之间位置,而不是取中间位置,因此应优化设计。捕水器的结构、尺寸、结霜特性的优化更有实际意义,因为它的造价目前几乎相当于冻干箱的造价,且其运转功耗也较大。  

(2)保证质量,提高性能。有的厂家生产的冻干机从安装好之后,一直不能投入正常生产;有的冻干机虽然能生产,但能耗太高,生产的产品越多,赔钱越多;还有的元器件不断出现故障,影响正常生产。因此,冻干机的质量必须保证,可靠性要提高。要提高冻干机的性能,除了保证加热速率、抽气速率、温度均匀性、真空度稳定性之外,还应增强设备新的功能。例如增加冻干结束的判断功能,简单的办法是称重法。目前已经有人试验,但都不太成功。原因是没有离开天平和地秤的模式,致使小设备安装困难,大设备笨重而不稳定。应该发展重量传感器,用很小的一次元件给出重量随时间的变化。  

(3)开发连续式冻干设备。目前生产的冻干机大都是间歇式的,随着工业技术的发展,人民生活水平的提高,冻干产品的消费量会增大,因此发展连续式冻干设备,增加冻干产品的产量是必然趋势。  

(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(HazardAnalysisCriticalControlPoint),对食品加工设备的消毒杀菌、卫生管理等提出了更加严格的要求。以此为契机,日本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,因为在向真空室通蒸汽进行灭菌的过程中,镀锌层会与60~80℃的湿热蒸汽发生反应生成微粉,污染食品。冻干设备的服役期一般为20~25年,考虑到HACCP系统迟早将进入中国,因此我国冻干机产业厂家应未雨绸缪,尽早做好准备。

结论 

 目前,世界上已有较大规模的真空冷冻干燥食品企业130多家,而国内各地也纷纷投资建厂,因而冻干设备有巨大的市场潜力。此外,国际市场对冻干食品需求量的不断增加,我国成功加入了世贸组织以及我国实行的西部大开发战略,都将对冻干食品产业产生影响(例如,对边远地区的农副产品更深层次的加工),可以预见冻干食品在国内将具有美好的发展前景。


除非注明,发表在“实验型喷雾干燥机”的仪器信息『实验型喷雾干燥机如何满足人们在产品物性方面的要求』版权归实验型喷雾干燥机_admin所有。 转载请注明出处为“本文转载于『实验型喷雾干燥机』原地址http://shganzaoji.com/gzj/321.html