Suszenie próżniowe jest szeroko stosowane w przemyśle spożywczym. W ostatnich latach, dzięki połączeniu technologii próżniowej, technologii ogrzewania mikrofalowego i innych technologii suszenia, pojawiły się nowe typy urządzeń do suszenia próżniowego.0.
Wprowadzenie Obecnie ważnym trendem rozwojowym technologii przetwarzania żywności jest * duże ograniczenie utrzymania wartości odżywczych i smaku żywności, a wybór technologii i sprzętu suszenia ma ogromny wpływ na wartość odżywczą, kolor i smak produktu spożywczego. Suszenie żywności ma wiele cech związanych z „żywnością”. Różni się to od suszenia produktów chemicznych. W pierwszym przypadku należy wziąć pod uwagę higienę żywności, utratę wartości odżywczych, zmiany koloru i smaku itp. Suszenie żywności różni się od suszenia produktów medycznych, ponieważ żywność jest często produktem o niskiej wartości dodanej, a leki są na ogół produktami o wysokiej wartości dodanej. W pierwszym przypadku należy wziąć pod uwagę ekonomię procesu suszenia. W kwestii „jakości i oszczędności” w ostatnich latach technologia i sprzęt suszenia żywności poczyniły duże postępy, a połączenie próżni i innych metod suszenia lub technologii ogrzewania nadało suszarce próżniowej nową konotację i witalność.1.
Charakterystyka suszenia próżniowego żywności: Suszenie próżniowe opiera się na podstawowej zasadzie, że ciśnienie pary nasyconej wody jest ściśle powiązane z temperaturą. W warunkach próżni temperatura wrzenia wody spada. Oznacza to, że działanie w próżni, czyli działanie w niskich temperaturach, pozwala uniknąć zniszczenia składników odżywczych, takich jak witaminy, w wysokich temperaturach, a jednocześnie zwiększa prędkość suszenia. Ponadto w układzie próżniowym zawartość powietrza na jednostkę objętości jest niższa niż w atmosferze. Suszenie żywności w tym stosunkowo ubogim w tlen środowisku może zmniejszyć lub nawet uniknąć utleniania tłuszczu, brązowienia pigmentów lub innych uszkodzeń żywności spowodowanych utlenianiem. Dlatego suszenie próżniowe pozwala uzyskać lepszą jakość żywności.
2
Tradycyjne urządzenia do suszenia próżniowego są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, chemicznym i innych. W Chinach opracowano i wprowadzono także różne urządzenia do suszenia próżniowego, a ich formy konstrukcyjne są zróżnicowane. Do powszechnie stosowanych form w przemyśle spożywczym zaliczają się głównie skrzynkowe, dwustożkowe suszarki próżniowe, taśmowe suszarki próżniowe itp. Te tradycyjne suszarki próżniowe wykorzystują do ogrzewania głównie gorące powietrze, parę lub energię elektryczną i przenoszą ciepło z zewnątrz do wnętrza materiału na zasadzie przewodzenia ciepła, konwekcji lub promieniowania.
2.1 Suszarka próżniowa typu skrzynkowego Suszarka próżniowa typu skrzynkowego jest najstarszym i najprostszym typem suszarki próżniowej. Wewnątrz komory suszenia próżniowego znajduje się wiele pustych w środku płyt grzewczych. Zwykle para przepuszczana jest przez płyty grzewcze w celu ogrzewania, ale można również zastosować ogrzewanie elektryczne lub inne ogrzewanie radiacyjne. Materiały umieszcza się na metalowej tacy na płycie grzewczej. Ciepło przekazywane jest do wnętrza materiałów, powodując odparowanie wilgoci. Suszarki próżniowe typu skrzynkowego są nadal szeroko stosowane w praktyce i nadają się do suszenia płynnych, szlamowych, proszkowych i sypkich materiałów spożywczych.
2.2 Dwustożkowa suszarka próżniowa: Dwustożkowa suszarka próżniowa obraca stożkowy pojemnik z symetrycznym płaszczem. Materiał jest stale mieszany dzięki naturalnemu nachyleniu wewnętrznego stożka. Nośniki pary lub ciepła doprowadzane są na jedną stronę obracającego się wału poprzez złącze obrotowe, a materiał odprowadzany jest rurą wydechową z filtrem umieszczonym pośrodku drugiego końca wału. Dwustożkowa suszarka próżniowa może osiągnąć wysoki stopień próżni, ma prostą konstrukcję wewnętrzną, jest łatwa do czyszczenia i umożliwia odprowadzanie wszystkich materiałów.
2.3 Próżniowa suszarka taśmowa Próżniowa suszarka taśmowa składa się z ciągłego paska ze stali nierdzewnej, który jest owinięty wokół bębna grzewczego i bębna chłodzącego. Konstrukcja jest wielowarstwowa, stanowi główny korpus suszarki, a następnie umieszczana jest w zamkniętej komorze próżniowej. Materiały rozprowadzają się cienko po taśmowej płycie grzejnej i przesuwają się wraz z nią. Ze względu na warunki próżniowe materiały znajdują się w stanie wrzenia i pienią się na płycie grzewczej, przez co gotowy produkt ma porowatość. Cały system działa w sposób zamknięty i zapewnia dobre warunki higieniczne. Rzeczywisty stopień próżni roboczej wynosi od 100 do 10 Kpa, a temperatura ogrzewania wynosi około 150 ℃. Warunki pracy (temperatura i czas suszenia) mieszczą się pomiędzy liofilizacją a suszeniem rozpyłowym. Jakość gotowego produktu jest bardzo zbliżona do jakości liofilizacji, ale liofilizacja jest procesem przerywanym, podczas gdy próżniowa suszarka taśmowa pracuje w sposób ciągły. Nadaje się szczególnie do suszenia żywności wrażliwej na ciepło i silnie utlenionej. Można go stosować do materiałów płynnych lub pastowych. Jest powszechnie stosowany w żywności do suszenia soku pomarańczowego, soku pomidorowego, herbaty rozpuszczalnej itp.
2.4 Próżniowa suszarka bębnowa Próżniowa suszarka bębnowa uszczelnia bęben w komorze próżniowej. W próżniowej suszarce bębnowej podawanie, wyładunek i zgarnianie muszą być kontrolowane spoza komory suszącej, więc koszt suszenia jest bardzo wysoki. Dlatego można go używać wyłącznie do suszenia żywności bardzo wrażliwej na ciepło, takiej jak soki owocowe, drożdże, żywność dla dzieci itp.
3
Nowy postęp w urządzeniach do suszenia próżniowego: Tradycyjny sprzęt do suszenia próżniowego wykorzystuje do ogrzewania głównie przewodzenie ciepła, konwekcję lub promieniowanie, które jest powolne i nierównomierne. W ostatnich latach badacze połączyli technologię próżniową z technologią ogrzewania mikrofalowego i innymi technologiami suszenia, tworząc nowe typy urządzeń do suszenia próżniowego.
3.1 Woda liofilizowana próżniowo ma trzy stany skupienia, mianowicie ciecz, ciało stałe i parę. W miarę jak ciśnienie stale spada, temperatura zamarzania zmienia się nieznacznie, podczas gdy strona punktu wrzenia obniża się i zbliża do punktu zamarzania. Kiedy ciśnienie spada do określonej wartości, temperatura wrzenia łączy się z temperaturą zamarzania, a stały lód może bezpośrednio przekształcić się w parę bez przechodzenia przez stan ciekły. Ciśnienie punktu potrójnego wody wynosi 610,5 Pa, a temperatura punktu potrójnego wynosi 0,0098 ℃. Gdy ciśnienie jest niższe niż ciśnienie punktu potrójnego, stały lód może absorbować ciepło i bezpośrednio przekształcać się w gazową parę wodną. Zasada liofilizacji leży właśnie tutaj. Podczas liofilizacji próżniowej produkt umieszcza się w komorze próżniowej pomiędzy dwiema płytami grzewczymi. Aby zapewnić równomierne suszenie, stosuje się niskotemperaturowe ogrzewanie daleką podczerwienią. Temperatura płyt grzewczych jest precyzyjnie kontrolowana zgodnie z krzywą grzania procesu suszenia. Wybór stopnia próżni powinien zapewniać, że cała wilgoć pozostanie w postaci lodu przez cały proces suszenia i nie ulegnie rozpuszczeniu. W przypadku większości warzyw i mięs odpowiedni jest stopień próżni od 0,5 do 1 Pa, co odpowiada temperaturze sublimacji około 25 ℃. Ponieważ żywność liofilizowana próżniowo jest suszona w bardzo niskiej temperaturze, utrata składników odżywczych i substancji smakowych w żywności jest minimalna, co pozwala w największym stopniu zachować pierwotne wartości odżywcze i smakowe. Ma doskonałe właściwości nawadniające i można je przywrócić w ciągu kilku sekund do minut. Jego kolor, smak i kształt są w zasadzie takie same jak produkty świeże. Produktów liofilizowanych próżniowo jest wiele: kawa, herbata rozpuszczalna, soki owocowe, zioła itp. Do warzyw zalicza się szalotki, czosnek, imbir, grzyby, mięso, przegrzebki itp. Liofilizacja próżniowa wymaga dużej jednorazowej inwestycji, której unika wielu producentów żywności. Na przykład sprzęt do liofilizacji RAY50 firmy ATLAS w Danii (o powierzchni liofilizacji 45 metrów kwadratowych)
Podana cena wynosi aż 1,05 mln dolarów amerykańskich. Krajowe liofilizatory dopiero się rozkręcają i nadal istnieje znaczna różnica w jakości w porównaniu z produktami zagranicznymi. Ponadto koszt produkcji liofilizacji próżniowej jest również stosunkowo wysoki. Dzieje się tak dlatego, że wymaga utrzymania wysokiej próżni i niskiej temperatury (-25℃), przy długim czasie suszenia i dużym zużyciu energii. Czynniki te powodują dużą odporność na stosowanie liofilizacji w przemyśle spożywczym.
3.2 Strumieniowa suszarka próżniowa znana jest również jako (suszarka rozpyłowa Filtermat)
Strumieniowa suszarka próżniowa, znana również jako suszarka rozpyłowa Filtermat, jest zasadniczo połączeniem taśmowej suszarki próżniowej i suszarki rozpyłowej. Niro
Suszarka opracowana przez firmę Hudson skutecznie rozwiązała problem suszenia lepkiej żywności ----, takiej jak materiały spożywcze o wysokiej zawartości cukru, wysokiej zawartości tłuszczu lub wysokiej zawartości kwasu. Materiały o dużej lepkości będą przyklejać się do ściany podczas używania tradycyjnych suszarek rozpyłowych, co utrudnia suszenie. Podczas procesu suszenia materiał jest natryskiwany pionowo w dół do komory suszenia rozpyłowego poprzez dysze ciśnieniowe, a gorące powietrze jest również natryskiwane w dół. Półsuchy materiał proszkowy gromadzi się na ruchomym pasie siatkowym, a spaliny są odprowadzane przez wentylator. Wysuszony materiał dalej się przemieszcza, schładza i zbiera na siatkowym pasie. Ze względu na utrzymanie umiarkowanego stopnia próżni wewnątrz wieży natryskowej, temperatura gorącego powietrza powinna wynosić jedynie około 100 ℃, podczas gdy ogólna temperatura gorącego powietrza do suszenia rozpyłowego wynosi około 150 ℃. Dlatego straty materiałów wrażliwych na ciepło są mniejsze, a jednocześnie zmniejsza się wysokość wewnątrz wieży natryskowej.
3.4 Suszenie próżniowe w kuchence mikrofalowej Kuchenka mikrofalowa to przenikająca fala promieniowania elektromagnetycznego o długości fali od 1,0 do 0,001 metra i częstotliwości od 300 do 300 000 MHz. Zasada suszenia mikrofalowego jest następująca: Generator mikrofal emituje mikrofale na suszone materiały. Kiedy mikrofale dostają się do wnętrza materiałów, powodują, że cząsteczki polarne, takie jak woda, obracają się synchronicznie z częstotliwością mikrofal. Na przykład podczas suszenia produktów warzywnych za pomocą mikrofal o częstotliwości 915 MHz polarne cząsteczki wody wewnątrz warzyw obracają się 915 milionów razy na sekundę. W wyniku tak szybkiego obrotu cząsteczek polarnych, takich jak woda, materiały natychmiast wytwarzają ciepło tarcia. Powoduje to jednoczesne nagrzewanie się powierzchni i wnętrza materiału, co pozwala na ucieczkę dużej liczby cząsteczek wody z materiału, uzyskując efekt wysychania materiału. Tradycyjne metody ogrzewania, takie jak para, gorące powietrze i energia elektryczna, przenoszą ciepło z zewnątrz do wnętrza materiału zgodnie z zasadami przewodzenia ciepła, konwekcji i promieniowania. Rozprzestrzenianie się ciepła z zewnątrz do wewnątrz zajmuje określoną ilość czasu. Im gorsza przewodność cieplna materiału, tym dłuższy czas. Dlatego prędkość nagrzewania jest niska, ogrzewanie jest nierówne, a zużycie energii wysokie. Ogrzewanie mikrofalowe sprawia, że podgrzewany przedmiot sam w sobie jest źródłem ciepła, dlatego nazywa się to metodą ogrzewania wewnętrznego. Mikrofale przenikają przez żywność ze wszystkich kierunków, podgrzewając jednocześnie jej wnętrze i zewnętrzną stronę. Nie wymaga nośnika ciepła ani nie wykorzystuje konwekcji. Temperatura zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz żywności wzrasta w tym samym czasie. Szybkość nagrzewania jest szybka i jednolita i wymaga jedynie ułamka lub kilkudziesięciu temperatury w przypadku tradycyjnych metod ogrzewania. Może także lepiej zachować witaminy w żywności oraz oryginalny kolor, aromat i smak żywności. Eksperymenty wykazały, że zawartość chlorofilu, witamin i innych składników odżywczych w świeżych warzywach suszonych na słońcu pozostaje na poziomie zaledwie 3%, podczas gdy suszone na powietrzu mogą zatrzymać 17%, szybkie suszenie gorącym powietrzem 40%, suszenie mikrofalowe od 60% do 90%, a suszenie próżniowe liofilizacją może zachować 97%. Mikrofalowe suszenie próżniowe to organiczne połączenie technologii mikrofalowej i technologii próżniowej, w pełni wykorzystujące cechy szybkiego i równomiernego ogrzewania mikrofalowego oraz niską temperaturę parowania wody w warunkach próżniowych. Jest to bardzo obiecująca technologia suszenia. Technologia mikrofalowego suszenia próżniowego została w ostatnich latach rozwinięta z laboratorium do produkcji przemysłowej we Francji, Japonii i Stanach Zjednoczonych. Technologia ta doskonale nadaje się do głębokiego przetwarzania żywności wrażliwej na ciepło.
Uniwersytet Kalifornijski w Stanach Zjednoczonych nawiązał współpracę z pewną firmą w celu zastosowania mikrofalowego suszenia próżniowego rodzynek bez pestek, co pozwala zachować oryginalny kształt i kolor winogron oraz pozwala uniknąć niedociągnięć tradycyjnego procesu (suszenie gorącym powietrzem o temperaturze 65 ℃ przez 24 godziny), takich jak zmiany koloru, kształtu, smaku i składników odżywczych produktu. Jakość produktu została znacznie poprawiona. Mikrofalowa suszarka próżniowa (2450 MHz, 48 kW) wyprodukowana przez francuską firmę International Microwave Company ma średnicę 1,5 metra i długość 12 metrów w mikrofalowej komorze suszenia próżniowego. Służy do przetwarzania błyskawicznego proszku pomarańczowego. Produkt nie tylko zachowuje pierwotny kolor, aromat i smak, ale także charakteryzuje się znacznie większą retencją witamin niż suszenie rozpyłowe. W ostatnich latach istnieje ogromne zapotrzebowanie na wysokiej jakości suszone warzywa zarówno w kraju, jak i za granicą. Proces suszenia jest kluczem do określenia jakości suszonych warzyw. Chociaż liofilizacja próżniowa jest stosowana do przygotowania suszonych warzyw dobrej jakości, sprzęt do liofilizacji próżniowej jest drogi, a koszty produkcji wysokie. Od lat 80. XX wieku do produkcji suszonych warzyw za granicą wykorzystuje się próżniowe gorące powietrze z mikrofalami (45–55%). Pod względem jakości jest porównywalny z produktami wytwarzanymi w procesie liofilizacji, ale przy mniejszej jednorazowej inwestycji i znacznym obniżeniu kosztów całkowitych.
4 Uwagi końcowe (1
Suszenie próżniowe ma szereg zalet, takich jak niska temperatura suszenia, stosunkowo beztlenowość w suszarni, unikanie utleniania tłuszczu i brązowienia pigmentu, co jest odpowiednie do suszenia materiałów spożywczych wrażliwych na ciepło. Ponadto koszt sprzętu i koszt suszenia są stosunkowo niskie, a suszenie próżniowe odgrywa ważną rolę w suszeniu żywności. (2
Suszenie próżniowe w połączeniu z technologią ogrzewania mikrofalowego lub innymi metodami suszenia to wiele nowych urządzeń do suszenia próżniowego, które nadają suszeniu próżniowemu nową konotację i witalność. (3
Próżniowe suszenie mikrofalowe, aby wchłonąć zalety suszenia mikrofalowego i próżniowego, technologia suszenia jest obiecująca, sugerowana w celu przyspieszenia rozwoju, rozwoju próżniowego urządzenia do suszenia mikrofalowego w naszym kraju.
