真空干燥裝置的應用和發展方向
真空干燥在食品工業中有廣泛的重要的應用，進幾年來，真空技術與微波加熱技術和其它干燥技術相結合，出現了一些新的真空干燥裝置類型，提出了我國應加快研制開發真空微波干燥裝置的新觀點。
前言
當前，食品加工技術的一個重要發展趨勢是最大限度地保持食品的營養和色香味，而干燥工藝和設備的選擇對食品產品的營養、色香味有很大影響。食品干燥有很多與“食品”相聯系的特點，它不同于化工產品的干燥，前者需要考慮食品衛生、營養損失、色香味變化等等，對干燥溫度和時間有嚴格限制；食品干燥又不同于醫藥產品的干燥，因為食品往往是低附加值產品，而藥品一般是高附加值產品，前者必須考慮干燥過程的經濟性。圍繞著“質量和經濟”，近年來食品干燥技術和設備還是取得了不少進步，而其中真空與其它干燥方法或加熱技術相結合，賦予了真空干燥裝置新的內涵和生命力。
1．食品真空干燥的特點
真空干燥是基于這樣一基本原理：水的飽和蒸氣壓與溫度緊密相關，在真空狀態下，水的沸點降低，即在真空下操作也就是在低溫下操作，可避免在高溫下營養成分維生素等的破壞，同時提高了干燥速度。此外在真空系統中，單位體積內空氣的含量低于大氣中的含量，在這相對缺氧的環境下進行食品干燥可以減輕甚至避免食品中脂肪的氧化機會，色素褐變或其它氧化變質等，所以采用真空干燥獲得較好的食品質量。
2．傳統的真空干燥裝置
真空干燥在食品、制藥、化工等行業有廣泛的應用，國內也開發和引進了各種真空干燥設備，其結構形式多種多樣。在食品工業中常用的形式主要有箱式、雙錐式真空干燥器，帶式真空干燥器等。這些傳統的真空干燥裝置主要采用熱風，蒸汽或電等加熱，利用熱傳導，對流或輻射原理將熱量從外部傳到物料內部。
2．1箱式真空干燥器
箱式真空干燥是歷史最悠久，也是最簡單的一種真空干燥器，在真空干燥箱內有多塊中空加熱板，加熱板里面一般通蒸氣加熱，也可用電加熱或其它輻射加熱。物料放在金屬盤里置于加熱板上，熱量通過熱傳導到達物料內部，使水份加熱蒸發。箱式真空干燥器目前在實際中使用仍很普遍，適用于液體、漿體、粉體和散粒食品物料的干燥。
2．2雙錐真空干燥器
雙錐真空干燥器是使有對稱夾套的圓錐形容器回轉，借內部圓錐體本身的傾斜度使物料不斷被攪拌，通過回轉接頭由回轉軸的一側送入蒸汽或加熱載體，并借助于設另一端軸中心的帶過濾網的排氣管排氣。雙錐真空干燥器能達到較高真空度，內部結構簡單，清理容易，物料能全部排出。
2．3真空帶式干燥器
真空帶式干燥器是由一連續的不銹鋼帶組成的，鋼帶繞過加熱滾筒和冷卻滾筒，結構呈多層式，構成干燥器主體，然后納入密閉的真空室內。物料簿簿地平鋪在帶式加熱板上隨之運動，由于在真空條件下，物料在加熱板上呈沸騰狀發泡，故成品具有多孔性；全系統為密閉操作，衛生條件好，實際操作真空度100~10Kpa之間，加熱溫度為150℃左右，其運條件(干燥溫度和時間)介于冷凍干燥和噴霧干燥之間，成品質量與冷凍干燥很接近，但冷凍干燥是間隙操作而真空帶式干燥機是連續作業，特別適合于熱敏性和極易氧化的食品的干燥，液態或漿狀物料勻可使用，食品中常用此干燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等。
2．4真空滾筒干燥機
真空滾筒干燥器將滾筒密閉在真空室內，在真空滾筒干燥機中，進料、卸料和刮料等都必須從干燥室外進行控制，因此干燥成本很高，故只能用于非常熱敏性食品的干燥，如果汁、酵母、嬰兒食品等。
3．真空干燥裝置的新進展
傳統的真空干燥裝置大多采用熱傳導、對流或熱輻射的方式加熱，加熱速度慢且不夠均勻，近幾年來，研究者將真空技術與微波加熱技術及其它干燥技術相結合，出現了一些新的真空干燥裝置類型。
3．1真空冷凍干燥
水有三種聚集狀態，即液態、固態和汽態。隨著壓力的不斷降低，冰點的變化不大，而沸點側越來越低，越來越靠近冰點。當壓力下降到某一值時，沸點即與冰點相結合，固態冰可以不經過液態而直接轉化為汽態。水的三相點壓力為610.5Pa，三相點溫度為0.0098℃，在壓力低于三相點壓力時，固態冰可以吸收熱量直接轉化為汽態的水蒸汽，冷凍干燥的原理就在于此。真空冷凍干燥時，產品放在真空室內，處在兩加熱板之間，利用低溫激發遠紅外加熱，保證干燥均勻，加熱板的溫度是按干燥過程的加熱曲線精確控制的。真空度的選擇要能保證整個干燥過程中所有水份都以冰的形式而不溶融，對于大多數蔬菜和肉類來說，選擇0.5~1Pa,相應于25℃左右的升華溫度為適。
由于真空冷凍干燥食品是在很低的溫度下脫水，食品的營養成分風味物質損失少，可以最大限度地保留原有的營養和風味，復水性極好，可在數秒至數分鐘內完成復原，其色、味、形與新鮮品基本完全相同。真空冷凍干燥產品很多：有咖啡、速溶茶、果汁、草藥等，蔬菜類有蔥、大蒜、姜、磨茹、肉類、鮮貝等。真空冷凍干燥一次性投資很大，令很多食品廠家望而卻步，如丹麥的ATLAS的RAY50型凍干設備(凍干面積45m2 )報價高達105萬美元，國產凍干機剛剛起步，質量方面與國外產品還有很大的差距，此外真空冷凍干燥的生產費用也較高，這是因為需要維持較高的真空和(-25℃)的低溫，干燥時間長，能耗較高，這些因素使冷凍干燥在食品工業中使用帶來很大的阻力。
3．2噴射式連續真空干燥器又稱（Filtermat噴霧干燥器)
噴射式連續真空干燥器又稱Filtermat噴霧干燥器，相當于是帶式真空干燥器與噴霧干燥器的組合。Niro Hudson公司研制的該種干燥器成功地解決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高的食品物料的干燥問題，粘性大的物料用傳統的噴霧干燥器會發生粘壁現象，干燥困難。干燥過程中物料通過壓力噴嘴垂直向下噴向噴霧干燥室，熱空氣也向下噴，半干的粉末物料聚集在移動的網帶上，尾氣也由風機排出，干燥好的物料在網帶上進一步移動、冷卻、收集。由于噴霧塔內維持中等的真空度，熱風溫度只需100℃左右，而一般的噴霧干燥熱風溫度150℃左右，因而熱敏性物料損失少，同時降低了噴霧塔內的高度。
3．4微波真空干燥
微波是波長1.0~0.001m，頻率為300~300000MHz，具有穿透性的電磁輻射波，微波干燥原理是：微波發生器將微波輻射到干燥物料上，當微波射入物料內部時，透使水等極性分子隨微波的頻率作同步旋轉，例如干燥蔬菜類制品采用915MHz的微波，則蔬菜內的極性水分子等每秒轉動9.15億次，水等極性分子作如此高速旋轉的結果使物料瞬時產生摩擦熱，導致物料表面和內部同時升溫，使大量的水分子從物料逸出，達到物料干燥的效果。傳統的加熱方法如蒸汽、熱風、電等加熱是利用熱傳導、對流、輻射的原理將熱量從外部傳物料內部，由表及里需要一定的時間，物料的熱傳導性能越差所需的時間就越長，因此加熱速度慢且受熱不均勻，能耗較高。微波加熱是使被加熱物體本身成為發熱體，故稱之為內部加熱方法，微波從四面八方穿過食品，食品內外同時加熱，既不需要傳熱介質，也不利用對流，食品內外溫度同時上升，加熱速度快而均勻，僅需傳統加熱方法的幾分之一或幾十分之一，并能較好保留食品中維生素及食品原有的色香味。有實驗表明，曬干的鮮菜其葉綠素、維生素等營養成分僅剩3%，陰干則可保留17%，熱風快速干燥可保留40%，微波干燥可保留60%~90%，真空冷凍干燥可保留97%{2}。
微波真空干燥是將微波技術和真空技術有機地結合，充分發揮微波加熱快和均勻，真空條件下水汽化點低的特點，是一項很有前途的干燥技術。微波真空干燥技術在法國、日本、美國近年來已由實驗室推向工業化生產，這種技術很適合于熱敏性食品的深加工。
前言
當前，食品加工技術的一個重要發展趨勢是最大限度地保持食品的營養和色香味，而干燥工藝和設備的選擇對食品產品的營養、色香味有很大影響。食品干燥有很多與“食品”相聯系的特點，它不同于化工產品的干燥，前者需要考慮食品衛生、營養損失、色香味變化等等，對干燥溫度和時間有嚴格限制；食品干燥又不同于醫藥產品的干燥，因為食品往往是低附加值產品，而藥品一般是高附加值產品，前者必須考慮干燥過程的經濟性。圍繞著“質量和經濟”，近年來食品干燥技術和設備還是取得了不少進步，而其中真空與其它干燥方法或加熱技術相結合，賦予了真空干燥裝置新的內涵和生命力。
1．食品真空干燥的特點
真空干燥是基于這樣一基本原理：水的飽和蒸氣壓與溫度緊密相關，在真空狀態下，水的沸點降低，即在真空下操作也就是在低溫下操作，可避免在高溫下營養成分維生素等的破壞，同時提高了干燥速度。此外在真空系統中，單位體積內空氣的含量低于大氣中的含量，在這相對缺氧的環境下進行食品干燥可以減輕甚至避免食品中脂肪的氧化機會，色素褐變或其它氧化變質等，所以采用真空干燥獲得較好的食品質量。
2．傳統的真空干燥裝置
真空干燥在食品、制藥、化工等行業有廣泛的應用，國內也開發和引進了各種真空干燥設備，其結構形式多種多樣。在食品工業中常用的形式主要有箱式、雙錐式真空干燥器，帶式真空干燥器等。這些傳統的真空干燥裝置主要采用熱風，蒸汽或電等加熱，利用熱傳導，對流或輻射原理將熱量從外部傳到物料內部。
2．1箱式真空干燥器
箱式真空干燥是歷史最悠久，也是最簡單的一種真空干燥器，在真空干燥箱內有多塊中空加熱板，加熱板里面一般通蒸氣加熱，也可用電加熱或其它輻射加熱。物料放在金屬盤里置于加熱板上，熱量通過熱傳導到達物料內部，使水份加熱蒸發。箱式真空干燥器目前在實際中使用仍很普遍，適用于液體、漿體、粉體和散粒食品物料的干燥。
2．2雙錐真空干燥器
雙錐真空干燥器是使有對稱夾套的圓錐形容器回轉，借內部圓錐體本身的傾斜度使物料不斷被攪拌，通過回轉接頭由回轉軸的一側送入蒸汽或加熱載體，并借助于設另一端軸中心的帶過濾網的排氣管排氣。雙錐真空干燥器能達到較高真空度，內部結構簡單，清理容易，物料能全部排出。
2．3真空帶式干燥器
真空帶式干燥器是由一連續的不銹鋼帶組成的，鋼帶繞過加熱滾筒和冷卻滾筒，結構呈多層式，構成干燥器主體，然后納入密閉的真空室內。物料簿簿地平鋪在帶式加熱板上隨之運動，由于在真空條件下，物料在加熱板上呈沸騰狀發泡，故成品具有多孔性；全系統為密閉操作，衛生條件好，實際操作真空度100~10Kpa之間，加熱溫度為150℃左右，其運條件(干燥溫度和時間)介于冷凍干燥和噴霧干燥之間，成品質量與冷凍干燥很接近，但冷凍干燥是間隙操作而真空帶式干燥機是連續作業，特別適合于熱敏性和極易氧化的食品的干燥，液態或漿狀物料勻可使用，食品中常用此干燥橙汁、蕃茄汁、速溶茶等。
2．4真空滾筒干燥機
真空滾筒干燥器將滾筒密閉在真空室內，在真空滾筒干燥機中，進料、卸料和刮料等都必須從干燥室外進行控制，因此干燥成本很高，故只能用于非常熱敏性食品的干燥，如果汁、酵母、嬰兒食品等。
3．真空干燥裝置的新進展
傳統的真空干燥裝置大多采用熱傳導、對流或熱輻射的方式加熱，加熱速度慢且不夠均勻，近幾年來，研究者將真空技術與微波加熱技術及其它干燥技術相結合，出現了一些新的真空干燥裝置類型。
3．1真空冷凍干燥
水有三種聚集狀態，即液態、固態和汽態。隨著壓力的不斷降低，冰點的變化不大，而沸點側越來越低，越來越靠近冰點。當壓力下降到某一值時，沸點即與冰點相結合，固態冰可以不經過液態而直接轉化為汽態。水的三相點壓力為610.5Pa，三相點溫度為0.0098℃，在壓力低于三相點壓力時，固態冰可以吸收熱量直接轉化為汽態的水蒸汽，冷凍干燥的原理就在于此。真空冷凍干燥時，產品放在真空室內，處在兩加熱板之間，利用低溫激發遠紅外加熱，保證干燥均勻，加熱板的溫度是按干燥過程的加熱曲線精確控制的。真空度的選擇要能保證整個干燥過程中所有水份都以冰的形式而不溶融，對于大多數蔬菜和肉類來說，選擇0.5~1Pa,相應于25℃左右的升華溫度為適。
由于真空冷凍干燥食品是在很低的溫度下脫水，食品的營養成分風味物質損失少，可以最大限度地保留原有的營養和風味，復水性極好，可在數秒至數分鐘內完成復原，其色、味、形與新鮮品基本完全相同。真空冷凍干燥產品很多：有咖啡、速溶茶、果汁、草藥等，蔬菜類有蔥、大蒜、姜、磨茹、肉類、鮮貝等。真空冷凍干燥一次性投資很大，令很多食品廠家望而卻步，如丹麥的ATLAS的RAY50型凍干設備(凍干面積45m2 )報價高達105萬美元，國產凍干機剛剛起步，質量方面與國外產品還有很大的差距，此外真空冷凍干燥的生產費用也較高，這是因為需要維持較高的真空和(-25℃)的低溫，干燥時間長，能耗較高，這些因素使冷凍干燥在食品工業中使用帶來很大的阻力。
3．2噴射式連續真空干燥器又稱（Filtermat噴霧干燥器)
噴射式連續真空干燥器又稱Filtermat噴霧干燥器，相當于是帶式真空干燥器與噴霧干燥器的組合。Niro Hudson公司研制的該種干燥器成功地解決了粘性食品----如含糖量高、含脂肪量高或酸含量高的食品物料的干燥問題，粘性大的物料用傳統的噴霧干燥器會發生粘壁現象，干燥困難。干燥過程中物料通過壓力噴嘴垂直向下噴向噴霧干燥室，熱空氣也向下噴，半干的粉末物料聚集在移動的網帶上，尾氣也由風機排出，干燥好的物料在網帶上進一步移動、冷卻、收集。由于噴霧塔內維持中等的真空度，熱風溫度只需100℃左右，而一般的噴霧干燥熱風溫度150℃左右，因而熱敏性物料損失少，同時降低了噴霧塔內的高度。
3．4微波真空干燥
微波是波長1.0~0.001m，頻率為300~300000MHz，具有穿透性的電磁輻射波，微波干燥原理是：微波發生器將微波輻射到干燥物料上，當微波射入物料內部時，透使水等極性分子隨微波的頻率作同步旋轉，例如干燥蔬菜類制品采用915MHz的微波，則蔬菜內的極性水分子等每秒轉動9.15億次，水等極性分子作如此高速旋轉的結果使物料瞬時產生摩擦熱，導致物料表面和內部同時升溫，使大量的水分子從物料逸出，達到物料干燥的效果。傳統的加熱方法如蒸汽、熱風、電等加熱是利用熱傳導、對流、輻射的原理將熱量從外部傳物料內部，由表及里需要一定的時間，物料的熱傳導性能越差所需的時間就越長，因此加熱速度慢且受熱不均勻，能耗較高。微波加熱是使被加熱物體本身成為發熱體，故稱之為內部加熱方法，微波從四面八方穿過食品，食品內外同時加熱，既不需要傳熱介質，也不利用對流，食品內外溫度同時上升，加熱速度快而均勻，僅需傳統加熱方法的幾分之一或幾十分之一，并能較好保留食品中維生素及食品原有的色香味。有實驗表明，曬干的鮮菜其葉綠素、維生素等營養成分僅剩3%，陰干則可保留17%，熱風快速干燥可保留40%，微波干燥可保留60%~90%，真空冷凍干燥可保留97%{2}。
微波真空干燥是將微波技術和真空技術有機地結合，充分發揮微波加熱快和均勻，真空條件下水汽化點低的特點，是一項很有前途的干燥技術。微波真空干燥技術在法國、日本、美國近年來已由實驗室推向工業化生產，這種技術很適合于熱敏性食品的深加工。
