【真空冷凍干燥】真空冷凍干燥技術(shù)的發(fā)展
真空冷凍干燥技術(shù)起源于20世紀(jì)20年代,歷經(jīng)幾十年的風(fēng)風(fēng)雨雨,在近20年取得了長足的發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后,人們對消費品的質(zhì)量將提出更高的要求。環(huán)保意識和健康意識進(jìn)一步增強。生活節(jié)奏的不斷加快也將使人們對方便快捷食品的需求日益旺盛。這將有效地推動真空冷凍干燥技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,使其應(yīng)用規(guī)模和領(lǐng)域不斷擴大。因此,真空冷凍干燥將成為21世紀(jì)一項重要的應(yīng)用技術(shù)。
真空冷凍干燥技術(shù)涉及的理論內(nèi)容很多,但其基本的原理可以簡單概括為:將要干燥的含水物料冷凍后,放入密閉容器中,保持系統(tǒng)的高真空度,同時對系統(tǒng)進(jìn)行加熱,使水從固態(tài)直接升華到氣態(tài)實現(xiàn)脫水。從水的相圖來看,水的三相點壓力為610.5pa,溫度為0.0098。三相點以下的水只有固態(tài)和氣態(tài),相變只發(fā)生在兩相之間。固體水可以吸收外界提供的熱能,直接升華成水蒸氣從物質(zhì)中逸出,實現(xiàn)脫水。因此,真空冷凍干燥也稱為升華干燥。理論上,真空冷凍干燥的操作區(qū)域僅在水的三相點以下。為了保證冷凍干燥的順利進(jìn)行,實際操作條件要嚴(yán)格控制。
2.2真空冷凍干燥產(chǎn)品的特點:由于真空冷凍干燥是在低溫、低壓下進(jìn)行的,水不直接通過液態(tài)升華,因此賦予產(chǎn)品許多特殊性能:1)脫水比較徹底,有利于長期貯存;
2) 物料的干燥是在冷凍狀態(tài)下完成的,與其他干燥方法相比,產(chǎn)品的收縮率比較小,原料的結(jié)構(gòu)和外觀都得到了很好的保存。3) 內(nèi)部為多孔海綿,具有良好的補水性。這種性能在速食食品中顯示出非常明顯的優(yōu)勢。
4) 由于干燥過程是在非常低的溫度下進(jìn)行的,而且空氣基本上是隔離的,因此有效地抑制了熱敏物質(zhì)的生物、化學(xué)或物理變化。原料中的營養(yǎng)和活性物質(zhì)得到較好的保存,原料的自然色澤和氣味得到較好的保持。
真空冷凍干燥技術(shù)由于其優(yōu)點,自問世以來,得到了越來越廣泛的應(yīng)用,在醫(yī)藥、生物制品和食品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
血清、細(xì)菌、中西藥等生物制品大多是生物活性物質(zhì)。真空冷凍干燥技術(shù)為生物活性的保存提供了很好的解決方案。
目前,真空冷凍干燥技術(shù)已成功應(yīng)用于許多領(lǐng)域。但與其他干燥方法相比,設(shè)備投資仍然較大,能耗和產(chǎn)品成本仍然較高,制約了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,如何保證產(chǎn)品質(zhì)量,實現(xiàn)節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本是真空冷凍干燥技術(shù)中重要的問題。但由于真空冷凍干燥設(shè)備的技術(shù)的發(fā)展比較曲折,近年來應(yīng)用和推廣非常迅速,使得基礎(chǔ)理論研究相對滯后,相對薄弱。因此,目前的研究***正轉(zhuǎn)向這一領(lǐng)域。主要內(nèi)容包括:
基本參數(shù)包括物理參數(shù)和工藝參數(shù),是真空冷凍干燥工藝的基礎(chǔ)。這些數(shù)據(jù)的缺乏使得干燥過程難以實現(xiàn)原料的優(yōu)化,也不能充分發(fā)揮系統(tǒng)的效率。
物理參數(shù)是指材料的熱導(dǎo)率和傳遞系統(tǒng)。研究內(nèi)容包括物理參數(shù)數(shù)據(jù)的測量方法,以及壓力、溫度、相對溫度、顆粒取向等環(huán)境條件對物理參數(shù)的影響。