速溶銀耳羹凍干機工作原理系統(tǒng)組成和凍干食品的現(xiàn)狀和前景展望分析

一  產(chǎn)品簡介

真空冷凍干燥技術是目前上的食品脫水加工技術，與常用的熱風烘干方法相比，用該技術加工而成的產(chǎn)品，具有保質(zhì)期長，復水性好，并且其色、香、味、營養(yǎng)俱佳等特點。凍干后的產(chǎn)品體積形態(tài)基本不變，物質(zhì)呈海綿狀，無干縮現(xiàn)象。可應用于各種食品行業(yè)，如水果，蔬菜，調(diào)味品，水產(chǎn)品，品，生物制品，飲料，標本等領域。味美色佳，且營養(yǎng)價值高，而且利于長時間保存

二  工作原理

1 真空冷凍干燥就是將含水物質(zhì)，經(jīng)預處理后，在-30℃急速冷凍和真空環(huán)境下，使其中的水份從固態(tài)升華成氣態(tài)，以除去水分而保存物質(zhì)的干燥方法。

真空冷凍干燥設備主要包括：食品預凍系統(tǒng)、冷凍干燥罐、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、物料傳送系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)。

2 FD系列生產(chǎn)型凍干設備，按加熱板名義面積區(qū)分，共有50、75、100、150、200?1?71?1?77O等不同規(guī)格，主要差別在于干燥倉的長度不同，可裝的盛料滑車數(shù)量不同，從每倉2輛到8輛不等。

三 真空凍干設備組成

本機主要由干燥箱、冷凝器（捕水器）、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)六大部件組成。

• 1 干燥箱
  是一能抽真空和加熱的密閉器，物料的升華干燥過程是在干燥室內(nèi)完成的，物料是放在干燥室內(nèi)擱板上的不銹鋼托盤內(nèi)的，按每平方托盤面積8~12公斤的比例裝料，每一層擱板上都有一個可供測量物料溫度的探頭，用以監(jiān)測整個凍干過程中的物料溫度。門采用橡膠密封條，應注意關門時要把門上的手柄擰緊，箱內(nèi)密封。
• 2 冷凝器（捕水器）
  是凝結升華水氣的密閉裝置，內(nèi)部有一個較大面積的金屬吸附面，從干燥箱物料中升華出來的水蒸氣可凝結吸附在其金屬表面上，吸附面的工作溫度可達-45℃~-55℃，冷凝器外形是不銹鋼或鐵制成的圓筒，內(nèi)部盤有冷凝管，分別與制冷機組相連，組成制冷循環(huán)系統(tǒng)。冷凝器與干燥箱連接采用真空蝶閥；采用不銹鋼管與真空泵組連接組成真空系統(tǒng)，筒內(nèi)冷凝管上部裝有化霜噴水管，它通過真空隔膜閥與水管連接，這是為了化霜水等不進入干燥箱和真空管道。在冷凝器外部采用泡沫塑料板保溫絕熱，外層包以不銹鋼板。
• 3 加熱系統(tǒng)
  凍干機加熱系統(tǒng)的作用是對干燥箱內(nèi)物料進行加熱，以便使物料不斷地得到升華熱，使物品以達到規(guī)定的含水率要求，凍干機加熱系統(tǒng)有不同的加熱方法，在接觸式加熱中，我們采用的是循環(huán)介質(zhì)加熱法。循環(huán)加熱系統(tǒng)由管道泵、循環(huán)介質(zhì)箱、加熱器、進出管路、液溫控制器等組成。循環(huán)液由水4份、乙醇2份，乙二醇4份配置成循環(huán)不凍液，其凝固點為-120℃，在使用時液溫高不超過60℃，當加熱系統(tǒng)工作時，先對循環(huán)液進行加熱，液溫通過液箱控制調(diào)節(jié)儀選定的溫度自動控制加熱, 管道泵開啟后，可將循環(huán)液送入干燥箱內(nèi)擱板中，對擱板加熱，然后返回液箱進行加熱循環(huán)。而在輻射或加熱中我們采用蒸氣加熱高溫度為120℃，由蒸氣電磁閥自動控制溫度。
• 4 真空系統(tǒng)
  真空系統(tǒng)有旋片真空泵或水環(huán)泵和羅茨真空泵組成，羅茨泵為增壓泵不能單獨使用，啟動旋片泵或水環(huán)泵，使其工作一段時間，當系統(tǒng)中的真空度達到1Kpa以下時，再自動啟動羅茨泵。旋片泵結構、羅茨泵結構等見說明書。該真空系統(tǒng)的真空表可使用電接點真空表，可根據(jù)預先選定的真空度值，自動控制羅茨泵的啟動。干燥箱與冷凝器之間真空管道中，裝有真空蝶閥，可根據(jù)使用要求開、關。真空泵管路上，裝有電磁放氣截止閥，當真空泵停止工作時可自動關閉真空管路，同時將空氣放入泵內(nèi)，真空泵油因負壓作用回放至真空管路中，真空泵的連接管路之間裝有波紋軟管，防止運轉時的振動。
• 5 制冷系統(tǒng)
  凍干機制冷系統(tǒng)由制冷壓縮機組（包括：水冷冷凝器，油分離器、高壓管路、干燥過濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、低壓管路組成），采用氟利昂機組和R22制冷劑或氟制冷機組，制冷機組組成使凍干品速凍用的制冷系統(tǒng)和捕水器制冷系統(tǒng)。當系統(tǒng)工作，接觸加熱方式中擱板溫度可降至-35℃。當制冷系統(tǒng)工作時，冷凝盤管的表面溫度可達-35～-55℃，根據(jù)客戶需要采用單級或雙級制冷壓縮機組，制冷好。
• 6 電氣控制系統(tǒng)
  本設備電氣控制系統(tǒng)由電腦顯示記錄儀、控制臺、控制儀表、調(diào)節(jié)儀表等自動裝置和電路組成。它的功能是對凍干機進行手動或自動控制，控制設備正常運轉。
  控制臺是溫度、真空度巡檢儀的記錄控制儀表及各機組開關的集中集團，控制臺的儀表板裝有溫度，真空度巡檢儀，干燥箱和真空泵的真空計，溫度指示調(diào)節(jié)儀，液溫控制調(diào)節(jié)儀，計時鐘等。按鈕板上裝有各機組的開關等。凍干機還設有連鎖保護裝置，如①前箱制冷時加熱管不能工作；②真空表不到設定值，羅茨泵不能啟動。③冷卻水未提供，制冷機組不啟動。④真空泵、電磁閥帶放氣截止閥與真空泵電源表連在一起，同時工作。⑤擱板加熱恒溫，由溫度指示調(diào)節(jié)儀控制。 

四   凍干設備技術

凍干是從凍結的物料產(chǎn)品中去除水分的過程，凍干分為真空冷凍干燥和常壓冷凍干燥二種，由于一些條件限制目前采用的是真空冷凍干燥。凍干目的是保留產(chǎn)品的完整的生物和化學結構及其活性。象其它許多的技術步驟，一種凍干的類型被稱做升華，是自然發(fā)生的。升華指的是溶劑，比如水，象干冰一樣，直接從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程。傳統(tǒng)的干燥會引起材料皺縮，破壞細胞。這種情況將不會發(fā)生在凍干里，因為固體構成被在其位置上的堅冰支承著。在冰升華時，它會留下孔隙在干燥的剩余物質(zhì)里。

  凍干過程分為冷凍、升華、解析干燥三個階段，每一個階段都有相應的要求，不同的物料其要求各不相同，各階段工藝設計及控制手段的差異直接關系凍干產(chǎn)品的質(zhì)量和凍干設備的性能。

1、冷凍階段

  冷凍干燥要把原料進行凍結，使原料中的水變成冰，為下階段的升華做好準備。凍結溫度的高低及凍結速度是控制目的，溫度要達到物料的凍結點以下，不同的物料其凍接點各不相同。凍結速度的快慢直接關系到物料中冰晶顆粒的大小，冰晶顆粒的大小對固態(tài)物料的結構及升華速率有直接關聯(lián)。一般情況下，要求1--3小時完成物料的凍結，進入升華階段。

2、升華階段

  升華干燥是冷凍干燥的主要過程，其目的是將物料中的冰汽化移走，整個過程中不允許冰出現(xiàn)溶化，否則便告凍干失敗。升華的二個基本條件：一是冰不溶化；二是冰周圍的水蒸汽低于610帕（正確的說法應是低于物料凍結點的飽和蒸汽壓）。升華干燥一方面要不斷移走水蒸氣，使水蒸汽壓低于要求的飽和蒸汽壓，另一方面為加快干燥速度，要連續(xù)不斷地提供維持升華所需的熱量，這便需要對水蒸氣壓和供熱溫度進行優(yōu)化控制，以升華干燥能快速、低能耗完成。

3、解析干燥

  物料中的冰晶升華干燥后，物料內(nèi)留下許多空穴，但物料的基質(zhì)內(nèi)還留有殘余的未凍結水分（它們以結合水和玻璃態(tài)形式存在）。解析干燥就是要把殘余的未凍結水分除去，終得到干燥物料。

六  、凍干食品前景

  市場凍干食品供不應求，但凍干食品工業(yè)尚處于發(fā)展初期，產(chǎn)量還很低。因此我國應加快發(fā)展凍干食品，把的農(nóng)產(chǎn)品進行深加工增值、外銷創(chuàng)匯。目前，我國生產(chǎn)的凍干食品主要包括：湯料、蝦仁、半成品(如雞蛋粉)、品(如凍干人參)及方便面調(diào)料(如方便面中的脫水菜、肉丁)等，早產(chǎn)量不足3000噸。據(jù)預測，到2010年，僅我國方便面輔料一項，約需凍干食品4萬噸，加上各種快餐配料、湯料、飲料答，每年凍干食品的消費量將超過10萬噸。外對凍干食品的需求，為我國發(fā)展凍干食品工業(yè)，提供了大好的機遇。我國是農(nóng)業(yè)大國，有的蔬菜、肉食及水產(chǎn)資源，以來，我國的農(nóng)牧產(chǎn)品徘徊在出口原料或初級加二階段。給人一種技術含量低的總體感覺。發(fā)展我國的凍干食品產(chǎn)業(yè)，開發(fā)我國的食品凍干設備。

七、食品凍干機現(xiàn)狀

  自改革開放以來，我國農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)副產(chǎn)品的產(chǎn)量節(jié)節(jié)攀升，已經(jīng)完成了由一個農(nóng)產(chǎn)品貧乏到農(nóng)產(chǎn)品、甚至略有富余的轉變過程，各地的地方官員也都在為富余的農(nóng)產(chǎn)品尋找出路。 在這種背景下，一種被認為是高技術、高附加值的食品加工方式——真空冷凍干燥脫水食品被許多地方選中，各地紛紛投資建廠，據(jù)食品行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計：截至于1999年底為止，共安裝了約330臺/套食品凍干設備，但是，由于種種原因，許多企業(yè)的設備并沒有運轉起來，形成了典型的“開廠之日，就是關門之時”的怪現(xiàn)象，導致許多投資領域的“豆腐渣工程”，給社會和政府造成了沉重的負擔。某凍干食品企業(yè)的廠長向別人訴說：每天有百十號人忙活，煤燒了幾十噸，卻只能生產(chǎn)出一小棒蔥，叫人看了真想哭！生產(chǎn)出來的產(chǎn)品含水量不合格，表面皺縮，產(chǎn)地柔軟，可壓縮而不碎，內(nèi)行人都不可能認為是凍干產(chǎn)品，更別提出口創(chuàng)匯了，而一些人卻依然強行當成凍干食品在銷售，其后果就象前幾年的果蔬脆片一樣，砸了自家市場。而的凍干食品：含水量≤5%、外觀完整、基本不收縮、產(chǎn)地特脆，略壓即碎。食品用凍干機與醫(yī)用凍干機雖然同是凍干設備，由于應用的場合不同而存在許多差異，僅從表面上看，兩者幾乎毫無相似之處，但它們本質(zhì)上卻是相同的，它們都遵從同樣的凍干原理，由于具體應用的對象不同而采用了不同的技術手段，這是具體問題具體分析的結果，外各設備制造商，由于認識水平上的差異，在食品凍干機上并未形成多少相同或相似的看法，因此存在各種不同的基本主體結構的組合，遠未形成某些自稱是“”的人所希望存在的標準組合。對用戶而言，重要的一點是：在各種不同的基本主體結構組合當中，其造價與能耗水平既不，也不構成比例關系。而現(xiàn)在有許多凍干制造商沒有認識這些，因此造成設備的結構復雜、操作繁瑣、能耗較大。制藥行業(yè)的產(chǎn)品附加值很高，所以凍干機得到了的運用，可食品行業(yè)產(chǎn)品附加值很低，凍干機的能耗、高額的維護費、操作員工的技術水平成為制約要素，使得凍干食品成本*，影響了凍干食品的市場。制約食品凍干機發(fā)展的瓶頸便是凍干食品的生產(chǎn)成本，更具體地說就是食品凍干及的能耗、產(chǎn)品合格率及自動化程度。

八、食品凍干機前景

  真空冷凍干燥技術是一項對食品護色、保鮮、保質(zhì)的高新加工技術。用凍干技術加工的食 品為凍干食品。目前凍干食品在歐美、日本市場迅速，凍干脫水后的蔬菜、水果、肉類、水產(chǎn)、調(diào)料等，除應用于宇航、登山、旅游、勘探、采礦等行業(yè)外，并已進入餐館和家庭。在日本消費市場凍干食品的比重已達49％。凍干食品在市場的價格是熱風干燥脫水食品的4倍—6倍，正成為貿(mào)易的大宗食品。 我國是農(nóng)業(yè)大國，有的蔬菜、肉食及水產(chǎn)資源，以來，我國的農(nóng)牧產(chǎn)品徘徊 在出口原料或初級加二階段。凍干食品的技術含量高，優(yōu)良，凍干食品已被外廣大消費者*為次的脫水食品，而且正在地應用到食品行業(yè)的各個領域。食品凍干機的開發(fā)研究被列為我國的九五重點推廣項目，使得我國的凍干機開發(fā)研究進入了新的時期。發(fā)展我國的凍干食品產(chǎn)業(yè)，開發(fā)我國的食品凍干設備。目前制約凍干食品發(fā)展的主要因素是：凍干機的的能耗、凍干品合格率低下、凍干周期長。這些成了我們發(fā)展凍干食品的攔路虎。隨著技術的進步、人們的努力，必定會引起食品凍干機的技術進步，誕生出自動化程度高、凍干周期短（小于12小時）、產(chǎn)品合格率高（90%以上）、能耗低（水電汽折合成電能，包括食品的速凍和凍干總能耗小于2度電/每脫1公斤水）的食品凍干機。
我國有的水果、蔬菜、肉食、水產(chǎn)、中藥材資源，開發(fā)生產(chǎn)凍干菜、牛肉干、方便食品、休閑食品等大宗食品的出口，是一項前景好、利潤大的出口創(chuàng)匯項目。我國人口眾多，消費市場潛力，凍干食品以它優(yōu)異的性能必將吸引眾多的消費者。以來我國的農(nóng)牧產(chǎn)品徘徊在出口原料或初級加工階段，技術含量低。如能確實解決現(xiàn)有食品凍干機的能耗和生產(chǎn)效率，通過應用食品凍干這一進行食品加工，將提高我國出口食品的檔次，有利于促進凍干食品內(nèi)需，獲得較高的附加值，將會形成我國國民經(jīng)濟新的增長點，其產(chǎn)生的社會效益是不可估量的。

九  凍干機的特點

1、可食品中蛋白質(zhì)、維生素等各種營養(yǎng)成分，因而能大限度地保持原食品的色、香、味；
2、由于低溫、真空、無液態(tài)化，故能地防止干燥過程中營養(yǎng)成分的轉化和狀態(tài)變化；
3、凍干制品成海綿狀，無干縮，復水性能好，食用方便；
4、凍干制品含水量很低，相應包裝后可常溫貯存和運輸。

十  應用該裝置可加工多種食品
1、蔬菜類：蘑菇、香菜、荷蘭豆、香蔥、蒜片、玉米等；
2、水果類：荔枝、香蕉、草莓、菠蘿等；
3、魚肉類：蝦仁、甲魚、牛肉、豬肉、雞肉等；
4、其它類：茶葉、藥材、蛋花湯、人參、咖啡等。
十一  設備設計特點
1、按加速升華理論設計加熱和水汽捕集系統(tǒng)，每平方物料加熱大負荷可達2KW，與設備相仿，因此，干燥期有可能以大速度使水氣升華和凝結，干燥周期較短，平均能耗低。
2、采用內(nèi)置式冷阱，直接置于加熱板底部，配有的熱屏蔽措施，同冷阱為外置式和內(nèi)置串聯(lián)式的設備相比，水汽捕集通路短、流暢，水汽和冷阱接觸均勻，水汽捕集效率高。
3、采用交替捕集水汽和融冰技術，分左側和右側兩個水汽捕集器，左側捕集水汽時，右側融冰，勺一個捕集器在干燥結束后再融冰的設備Lb，冰層較薄，冰面溫升很小，始終處于較低溫度，吸附效率始終較高，冷階結構緊湊，而且融冰始終在干燥過程中進行，單獨的融冰時間，總生產(chǎn)效率提高。
4、水汽捕集采用氨滿液循環(huán)的體制，較直膨式、重力供液式及傳統(tǒng)泵供液的設備比，傳熱系數(shù)高，傳熱穩(wěn)定，更能控制冷阱溫度，更能適應凍干過程負荷的劇烈變化。
5、采用負壓蒸汽融冰技術，可在干燥過程中融冰，不影響干燥的真空度，且不消耗水，節(jié)水。
6、全封閉式定壓加熱系統(tǒng)，由氨氣自動充放系統(tǒng)保持增壓不變，無氣泡生成，工質(zhì)采用去離子水，熱性能較油為優(yōu)，采用大流量平行流程，加熱溫降較小，扳面溫度均勻，加熱板經(jīng)表面處理，有*的輻射率和*的干燥成品率。
7、真空采用預抽和維持兩個泵組成，有利于節(jié)能，預抽組有極大抽速，不同規(guī)格可在6min——15min內(nèi)由空載抽至100Pa，采用美國薄膜電容式真空規(guī)，耐水蒸汽，能按設定自動調(diào)節(jié)真空度，有*的精度和穩(wěn)定性。
8、控制系統(tǒng)采用西門子PLC和智能溫度、壓力控制器的組合，配有模擬流程顯示屏，較只用微機控制的設備控制精度、穩(wěn)定性和性，更直觀，選擇菜單，并配有工控機，采集、記錄和儲存信息并參與網(wǎng)絡管理。