詳細說明
最近幾十年,食品和飲料業大中小企業都發生了重大的變化。食品加工采用“工業化”生產方式,催生了許多使用真空泵和壓縮機的應用。
食品藥品凍干
冷凍干燥技術原理:
干燥是保持物質不致腐敗變質的方法之一。干燥的方法有許多,如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等。但這些干燥方法都是在0℃以上或更高的溫度下進行。干燥所得的產品,一般是體積縮小、質地變硬,有些物質發生了氧化,一些易揮發的成分大部分會損失掉,有些熱敏性的物質,如蛋白質、維生素會發生變性。微生物會失去生物活力,干燥后的物質不易在水中溶解等。因此干燥后的產品與干燥前相比在性狀上有很大的差別。而冷凍干燥法不同于以上的干燥方法,產品的干燥基本上在0℃以下的溫度進行,即在產品凍結的狀態下進行,直到后期,為了進一步降低干燥產品的殘余水份含量,才讓產品升至0℃以上的溫度,但一般不超過40℃。
冷凍干燥就是把含有大量水分物質,預先進行降溫凍結成固體,然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來。而物質本身剩留在凍結時的冰架子中,因此它干燥后體積不變,疏松多孔。在升華時凍結產品內的冰或其它溶劑要吸收熱量。引起產品本身溫度的下降而減慢升華速度,為了增加升華速度,縮短干燥時間,必須要對產品進行適當加熱。整個干燥是在較低的溫度下進行的。
冷凍干燥有下列優點:
⑴冷凍干燥在低溫下進行,因此對于許多熱敏性的物質特別適用。如蛋白質、微生物之類不會發生變性或失去生物活力。因此在醫藥上得到廣泛地應用。
⑵在低溫下干燥時,物質中的一些揮發性成分損失很小,適合一些化學產品、藥品和食品干燥。
⑶在冷凍干燥過程中,微生物的生長和酶的作用無法進行,因此能保持原來的性狀。
⑷由于在凍結的狀態下進行干燥,因此體積幾乎不變,保持了原來的結構,不會發生濃縮現象。
⑸干燥后的物質疏松多孔,呈海綿狀,加水后溶解迅速而完全,幾乎立即恢復原來的性狀。
⑹由于干燥在真空下進行,氧氣極少,因此一些易氧化的物質得到了保護。
⑺干燥能排除95-99%以上的水分,使干燥后產品能長期保存而不致變質。
因此,冷凍干燥目前在醫藥工業、食品工業、科研和其他部門得到廣泛的應用。
凍干機的組成:
產品的冷凍干燥需要在一定裝置中進行,這個裝置叫做真空冷凍干燥機或冷凍干燥裝置,簡稱凍干機。
凍干機按系統分,由制冷系統、真空系統、加熱系統、和控制系統四個主要部分組成。按結構分,由凍干箱或稱干燥箱、冷凝器或稱水汽凝結器、制冷機、真空泵和閥門、電氣控制元件等組成。圖十三是凍干機組成示意圖。
凍干箱是一個能夠制冷到-55℃左右,能夠加熱到+80℃左右的高低溫箱,也是一個能抽成真空的密閉容器。它是凍干機的主要部分,需要凍干的產品就放在箱內分層的金屬板層上,對產品進行冷凍,并在真空下加溫,使產品內的水分升華而干燥。
冷凝器同樣是一個真空密閉容器,在它的內部有一個較大表面積的金屬吸附面,吸附面的溫度能降到-40℃~-70℃以下,并且能維持這個低溫范圍。冷凝器的功用是把凍干箱內產品升華出來的水蒸氣凍結吸附在其金屬表面上。
凍干箱、冷凝器、真空管道、閥門、真空泵等構成凍干機的真空系統。真空系統要求沒有漏氣現象,真空泵是真空系統建立真空的重要部件。真空系統對于產品的迅速升華干燥是必不可少的。
制冷系統由制冷機與凍干箱、冷凝器內部的管道等組成。制冷機可以是互相獨立的二套或以上,也可以合用一套。制冷機的功用是對凍干箱和冷凝器進行制冷,以產生和維持它們工作時所需要的低溫,它有直接制冷和間接制冷二種方式。
加熱系統對于不同的凍干機有不同的加熱方式。有的是利用直接電加熱法;有的則利用中間介質來進行加熱,由一臺泵(或加一臺備用泵)使中間介質不斷循環。加熱系統的作用是對凍干箱內的產品進行加熱,以使產品內的水分不斷升華,并達到規定的殘余含水量要求。
控制系統由各種控制開關,指示調節儀表及一些自動裝置等組成,它可以較為簡單,也可以很復雜。一般自動化程度較高的凍干機則控制系統較為復雜。控制系統的功用是對凍干機進行手動或自動控制,操縱機器正常運轉,以使凍干機生產出合乎要求的產品來。
在啤酒裝瓶時,必須盡量減少啤酒中殘留的氧含量。為此,啤酒廠單獨或結合使用兩種方法:使用CO2沖洗瓶子 和使用長管裝罐機裝入啤酒。對于該情況,裝罐機管插入到瓶子中,使用二氧化碳沖洗瓶子后再裝入啤酒。這種方法消耗的CO2比較多。先抽走瓶子內的空氣,然后再使用CO2沖洗。這種方法大大減少了消耗的二氧化碳量,因為大部分氧氣已抽出。由于減少了密封液體消耗量,因此和其它液環泵相比,PLV/PLW系列循環系統具有明顯的優勢。
在朱古力蛋加工過程中,真空用于多個加工階段,以固定和提起朱古力蛋。真空系統安裝在單獨的房間內,從生產線吸走空調空氣。機器內的真空壓力保持恒定。
在酸奶灌注機上,真空泵用于同時將蓋子安裝在五個預加滿的酸奶容器上。機器上的吸盤吸住蓋子,將它們分開,然后移到適當的位置。
長時間暴露在空氣中會使色拉油和脂肪變味。在加工之前,必須清除這些氧化物。通過注入蒸汽吸收產生的氣味顆粒,然后使用真空抽出蒸汽,以清除氧化物。
來自天然泉的礦泉水包含碳酸、礦物質和鐵。熔解在礦泉水中的鐵在和空氣接觸時會氧化,使礦泉水的味感不佳。水需要在50 mbar左右的壓強下除鐵,但首先需要真空泵清除碳酸,然后重新引入以產生蘇打水。
過濾裝置用于過濾和清潔液體。濾過膜(納米過濾、超微過濾或微孔過濾)的選擇取決于產品要求。例如,錯流過濾需要原料流在滲余物和滲透物之間的壓差在膜表面上循環。在過濾過程中,膜表面上沉淀的顆粒被泵產生的交叉流動速度逐漸清除,以最大限度地減少極化現象。
水果、蔬菜和它們所制成的產品,如米糠飼料和菜泥,都是烹制后保存。這需要加熱少量的水,形成除氣的水蒸汽。為確保獲得較高的產品質量和能效,在真空狀態下進行保藏。
現在很難找到在真正的火爐中烘干和熏制的火腿。而火腿是使用腌制劑浸泡,該腌制劑在在真空狀態下更快速直接的滲入肉中。
成捆包裝的煙葉非常容易毀壞,如果不經過適當的增濕,將在進一步加工時變成一堆爛泥。真空泵抽除成捆的煙葉中的空氣,然后灌入水蒸氣,有時還會加入芳香物。
除輸送牛奶外,擠奶系統中的真空還用于其它任務,例如和牛羊的乳房相連,使乳頭支承擠奶裝置的重量。和傳統的油潤滑式泵和液環泵相比,側流式鼓風機具有很大的優勢,因為它們不使用油,也無需連接水管。
即使在食品過秤和切割成份時也會產生廢物,必須立即和自動清理。在雞胸肉過秤站中,每一份雞肉由皮帶計量機輸送和按重量進行分類,將產生廢液以及脂肪和細纖維。真空泵清除這些廢物,然后將它送去進行適當的處理。
要加工香腸,肉混合物被切成小塊,并與香料及其它添加劑混合。氧化將對香腸的味道和外觀產生不利影響。在切塊和混合過程中脫氣,可幫助防止肉混合物氧化。脫氣采用約100 mbar的真空。使用的泵必須不受肉粒和一同排除的液體的影響。
從熱帶地區進口的菜葉和香料是成捆運輸,通常會含有害蟲、昆蟲、真菌和細菌,必須在進一步加工前進行清除。通過將成捆的菜葉和香料放在真空容器中抽氣來實現。然后注入水蒸汽或已滅菌的氣體。
用溫和酸從甘蔗中提取蔗糖,然后將蔗糖熬成糖漿。為降低能耗,熬制和隨后的晶化過程都是在真空狀態下進行。
在進行任何進一步加工之前,必須取出魚和軟體動物的內臟和清洗。工作臺配備適當的吸氣嘴,用于吸出魚的內臟。然后中央真空系統將液體和粗顆粒混合物輸送到過濾器進行分離,然后進行適當的處理。