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帶式真空干燥在食品工業中的應用

        眾所周知食品的干燥是為了減少體積和重量,便于成品的貯存和長途運輸,同時,可防止微生物在成品中繁殖。成品水分含量較低,貯存間越長。因此干燥設備在食品工業中的得到廣泛應用。

絕大多數干燥器都是非標設備,主要是因為每臺干燥器所處理的物料都不相同,很多干燥條件都隨物料的不同而改變,由此導致干燥器結構及材料的改變。所以必需明確待干燥物料的具體參數,如物料狀態、所含濕分種類、處理量、干燥過程中物料特性、如有無腐蝕性等來確定干燥設備的參數。

        在眾多的干燥設備中,真空干燥使用比較廣泛。其需要在密封的環境內進行,真空干燥的設備一般是在常壓干燥的設備外,加上密封和真空設備即可。較多使用的是箱式真空干燥機,也有帶式和攪拌式真空干燥機,用蒸汽或熱水提供蒸發熱量。用真空泵或水力噴射器產生真空度。本文主要介紹帶式真空干燥機在食品工業中的應用。

一、真空帶式干燥機工作原理

        帶式真空干燥機組是一種連續進料、連續出料形式的高真空度干燥設備,它是將待干燥的料液通過變頻螺桿泵送入高度真空的干燥機內部,物料被連續地被涂布在緩緩移動的干燥機內的多條干燥帶上,干燥帶在調速電機驅動下以設定的速度向前運動,每條干燥帶的下面都有三段獨立的加熱板和一段冷卻板,干燥帶與加熱板、冷卻板緊密接觸,以接觸傳熱的方式將干燥所需要的能量傳遞給帶上物料。當干燥帶從筒體的一端運動到另一端時,物料已經干燥并經過冷卻,干燥帶折回時,干燥后的料餅從干燥帶上剝離,通過一個上下運動的鍘斷裝置,打落到粉碎裝置中,粉碎后的物料通過兩個氣閘式的出料斗出料。由于物料直接進入高真空度下經過一段時間逐步干燥(通常是30—60分鐘),干燥后所得的顆粒有一定程度的結晶效應,同時從微觀結構上看內部有微孔。直接粉碎到所需要的粒徑后,顆粒的流動性很好,可以直接壓片或者灌膠囊,同時由于顆粒具有微觀的疏松結構,速溶性極好。而且顆粒的外觀好,對于速溶(沖劑)產品,可以大大提升產品的檔次。帶式真空干燥機分別在機身的兩端連續進料、連續出料,配料和出料部分都可以設置在潔凈間中,整個干燥過程完全封閉,不與外界環境接觸,符合GMP的要求。

二、真空帶式干燥機設備結構

        帶式真空干燥機是連續式真空干燥機由干燥室、加熱和制冷系統、原料供給系統和真空系統等部分組成,用于液料或漿料的干燥。干燥室內設置有傳送帶,帶下設加熱和冷卻裝置,順序地形成加熱區和冷卻區,其中加熱區又分為4段或5段,第一、二段采用蒸氣加熱,進行恒速干燥,第三、四段進行減速干燥,第五段進行均質,后三段采用熱水加熱。根據產品干燥工藝要求,各段的操作溫度可以調節。其結構如下圖

帶式真空干燥機

1—溶液箱 2—干燥機本體 3一冷凝器 4—溶劑回收裝置

5一真空泵 6—成品收集箱7一泵 8—溫水箱 9—溶液供給泵

三、真空帶式干燥機干燥特性

        帶式真空干燥機與箱式干燥和相比優點是:料層薄、干燥快、物料受熱時間短;物料松脆,容易粉碎;隔離操作,避免污染;動態操作,不易結垢;流水作業,自動控制。而噴霧干燥的缺點則是粉過細而非顆粒狀,粉劑致密而水溶性差,易使浸膏吸收水分,使產品不穩定。更為嚴重的是,噴霧干燥時瞬間熱氣流的溫度可高達200℃,影響食品的色澤,同時破壞一些熱敏感性的活性物質。此外,多糖含量高的物料會粘在噴霧干燥收集器的壁上,造成收粉困難而干燥失敗。噴霧干燥的損耗大則是其另一大不足。帶式真空干燥則能克服噴霧干燥粉太細太密和溫度過高的缺點,且損耗率基本為零?! ?o:p>

        真空帶式干燥機主要有以下特點:粉末狀制品的溶解性能優良;.可連續獲得顆粒狀制品;物料干燥時的品溫在4少C左右;由于受熱溫度低,成品的色香味和營養價值無多大變化;.由于采用真空干燥,可避免由空氣所導致的油脂氧化和細菌污染。干燥過程中物料的溫度低,無過熱現象,水分易于蒸發,干燥產品可形成多孔結構,有較好的溶解性、復水性,有較好的色澤和口感;干燥產品的最終含水量低;干燥時間短,速度快;干燥時所采用的真空度和加熱溫度范圍較大,通用性好;設備投資和動力消耗高于常壓熱風干燥。

四、真空帶式干燥機的組成

        真空帶式干燥機由真空系統、全封壓縮機、冷凝器、輔助冷凝器、蒸發器、輔助蒸發器、節流裝置等、離心風機、干燥室、布料機構、履帶輸送裝置、切料機構、CLP清洗系統、PLC控制系統、加熱和冷卻系統以及卸料系統等組成。按照循環系統的組成部件和它的作用分別由四個過程來實現。壓縮過程:從壓縮機開始,制冷劑氣體在低溫低壓狀態下進入壓縮機,在壓縮機中被壓縮,提高氣體的壓力和溫度后,排入冷凝器中。冷凝過程:從壓縮機中排出來的高壓高溫氣體,進入冷凝器中,將熱量傳遞給外界空氣或冷卻水后,凝結為液態制冷劑,流向節流裝置。節流過程:又稱膨脹過程,冷凝器中凝結后的液體制冷劑,在高壓下流向膨脹閥,由于膨脹閥能進行減壓節流的作用,從而使通過膨脹閥后進來的液體制冷劑壓力下降。蒸發過程:從膨脹閥出來的液體壓力是低壓,當這種低壓液體流向蒸發器中,即行吸收外界的熱量而蒸發為氣體,從而使內溫度降低,蒸發后的低溫低壓氣體又被壓縮機吸回,進行再壓縮、冷凝、膨脹、蒸發,依次不斷地循環干燥過程中,空氣吹過干燥室中物料表面,吸收物料中的水分而達到干燥物料的作用。

五、真空帶式干燥在食品工業中的應用

        真空帶式干燥機的適應范圍廣,對于絕大多數的天然產物的提取物,都可以適用。尤其是對于粘性高、易結團、熱塑性、熱敏性的物料,不適于或者無法采用噴霧干燥,帶式真空干燥機是最佳選擇。而且,可以直接將料液送入帶式真空干燥機進行干燥無須添加任何輔料,這樣可以減少最終產品的服藥量,提高產品檔次。產品在整個干燥過程中,處于真空、封閉環境,干燥過程溫和(產品溫度40-60℃),同時,在高真空度狀況下干燥,干燥溫度較低,對于天然提取物制品,可以最大限度的保持其色、香、味,得到高質量的最終產品。帶式真空干燥機可以進行完全的CIP在位清洗,在批與批、產品與產品之間可以非常方便地進行CIP在位清洗,使得更換產品非常方便,大大地降低了工人的勞動強度,也保證了產品的質量。

        這種設備可廣泛用于液狀、漿狀和糊狀物料的低溫真空連續干燥和造粒??晒┤鉁?、蔬菜汁、氨基酸液、果汁、無飲飲料、可可及咖啡制品、酶制劑、維生素、中藥、植物抽提液等干燥、造粒之用。真空帶式干燥機在食品工業中主要運用在純果汁粉、速溶咖啡、甜料、調味料等方面。專家以香蕉漿為原料,比較真空帶式、真空冷凍及熱風3種方式干燥的效果。從干燥特性方面而言,真空帶式干燥過程中物料的濕含量隨干燥時間延長始終呈均勻下降狀態,干燥過程緩和;而真空冷凍干燥與熱風干燥中濕含量先是存在一個迅速下降階段,然后再緩慢下降。從產品品質而言,以產品中維生素C含量、產品的吸水指數與水溶性指數為指標,實驗結果證明真空帶式干燥的產品品質與真空冷凍干燥無明顯差別,二者遠遠高于熱風干燥的產品。

        在工業生產中,為了達到產量要求,可以多層輸送帶同時工作,上一層輸送帶的加熱板會對下一層輸送帶上物料產生熱輻射,為了使產品受熱均勻,一般在第1層帶上方增加1層加熱板。因此真空帶式干燥不僅干燥效果好,還能大規模投入生產,且耗能少,經濟效益好。在工業應用中具有較大前程。


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