ZG系列真空冷凍干燥機(jī)，其基本原理是在高真空狀態(tài)下，利用升華原理，使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水份，不經(jīng)過冰的融化，直接以冰態(tài)升華為水蒸汽被除去，從而使物料干燥，真空冷凍干燥產(chǎn)品可確保食品中蛋白質(zhì)、維生素等各種營養(yǎng)成份，特別是那些易揮發(fā)熱敏性成份不損失。因而能最大限度地保持原有的營養(yǎng)成份有效地防止干燥過程中的氧化，營養(yǎng)成份的轉(zhuǎn)化和狀態(tài)變化，凍干制品成海綿狀、無干縮、復(fù)水性極好、食用方便、含水份極少，相應(yīng)包裝后可在常溫下長時(shí)間保存和運(yùn)輸。

水（H2O)有三種相態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，三種相態(tài)既可以相互轉(zhuǎn)換又可以共存。如圖為水（H2O)的相平衡圖。圖中OA、OB、OC三條曲線分別表示冰和水、水和水蒸氣、冰和水蒸氣兩相共存時(shí)水蒸氣與溫度之間的關(guān)系，分別稱為融化曲線、汽化曲線和升華曲線。O點(diǎn)稱為三相點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的溫度為0.01℃，水蒸氣壓為610.5Pa（4.58mmHg），在這樣的溫度和水蒸氣壓下，水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。

應(yīng)用范圍編輯

食品工業(yè)：真空冷凍干燥技術(shù)可用于果蔬、肉禽、水產(chǎn)、調(diào)味品、方便食品及名優(yōu)特產(chǎn)等干燥，可達(dá)到保持食品原有的色、香、味、形、新鮮度不變的目的，且復(fù)水性特好，成品便于貯存和運(yùn)輸，費(fèi)用降低，保存期延長。

營養(yǎng)保?。涸诟稍锓浠蕽{、人參、龜、鱉、蚯蚓等營養(yǎng)保健品，采用真空冷凍干燥工藝，更使人們相信該營養(yǎng)品純真自然。

醫(yī)藥工業(yè)：可將真空冷凍干燥法應(yīng)用于血清。血漿、疫苗、酶、抗生素、激素等中西藥品的脫水與保存。

生物研究：利用真空冷凍干燥技術(shù)長期保存的血液、細(xì)菌、動(dòng)脈、骨骼、皮膚、角膜、神經(jīng)組織和各種器官，在使用時(shí)只需供給水份即可再生，仍保持其生化物理特性。

其它如在航天隔熱陶瓷制作，考古中木帛制品保存，標(biāo)本制作，特殊材料制備等的應(yīng)用，可收到獨(dú)特的效果。

本機(jī)特點(diǎn)：

電氣控制部分配有各種先進(jìn)的測量系統(tǒng)，保證了凍干制品的工藝質(zhì)量。

干燥箱、冷凍器、蒸發(fā)器、真空管道等部件，材質(zhì)為不銹鋼材料，符合GMP要求。

制冷機(jī)采用單級(jí)或雙級(jí)制冷，能達(dá)到極理想的制冷溫度，維修、操作方便。

真空系統(tǒng)采用多級(jí)羅茨水環(huán)真空機(jī)組，使真空度處在最佳狀態(tài)，以縮短整個(gè)凍干時(shí)間。

能耗設(shè)計(jì)合理，整機(jī)總功率比國內(nèi)同類產(chǎn)品低，售價(jià)低于國內(nèi)市場價(jià)。

可根據(jù)用戶需要，進(jìn)行對(duì)口設(shè)計(jì)。

工藝示意圖

1、制冷壓縮機(jī) 5、急凍庫 9、熱水泵 13、水環(huán)泵 17、冷卻水泵

2、制冷壓縮機(jī) 6、冷藏庫 10、羅茨泵 14、干燥箱加熱筒

3、低壓循環(huán)筒 7、干燥箱 11、羅茨泵 15、捕水器化箱加熱桶

4、氨泵 8、捕水器 12、羅茨泵 16、冷卻塔

附加說明編輯

根據(jù)各類食品含水率的不同，產(chǎn)量也不同。按干品含水率5%，原料含水率65%來說，每晝夜生產(chǎn)2個(gè)班次，每年生產(chǎn)300天計(jì)，1臺(tái)100m2凍干機(jī)年產(chǎn)干品約150噸。

大型凍干機(jī)，需設(shè)有獨(dú)立的速凍庫。這樣既能縮短生產(chǎn)周期，而且能大大降低能耗。

本機(jī)設(shè)計(jì)的制冷工質(zhì)為R22，不會(huì)對(duì)大氣臭氧層造成破壞，不屬于禁止使用之列。若不使用R22制冷，可采用氨制冷系統(tǒng)。

如電力緊張，可用蒸汽對(duì)循環(huán)液加熱來替換電熱管加熱，一臺(tái)ZG－100每天只需200kg煤。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)革新化和食品加工工業(yè)化，人們的生活節(jié)奏不斷加快，投入在烹飪上的時(shí)問越來越少。同時(shí)， 隨著生活水平的提高、 消費(fèi)觀念的改變，人們對(duì)食品的追求更趨向于綠色、方便、營養(yǎng)。日前，方便食品存在一些問題，包括方便食品的品種結(jié)構(gòu)不全面;肉類主食多為油炸類、膨化類， 而中式菜肴類的方便食品市場占有量小、生產(chǎn)技術(shù)不完善等。而凍干技術(shù)的興起能夠很好地滿足人們對(duì)于綠色、方便、營養(yǎng)的需求。

真空冷凍干燥技術(shù)是將含水物料冷凍成固體，在低溫低壓條件下利用水的升華性能，使物料低溫脫水而達(dá)到干燥的新型干燥手段。由于真空冷凍干燥技術(shù)在低溫、低氧環(huán)境下進(jìn)行，大多數(shù)生物反應(yīng)停滯，且處理過程無液態(tài)水存在，水分以固體狀態(tài)直接升華，使物料原有結(jié)構(gòu)和形狀得到最大程度保護(hù)，最終獲得外觀和內(nèi)在品質(zhì)兼?zhèn)涞膬?yōu)質(zhì)干燥制品。目前，真空冷凍干燥技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是將該技術(shù)用于食品加工可獲得高質(zhì)量的脫水食品。 [2] 

基本原理編輯

與其它干燥方法一樣，要維持升華干燥的不斷進(jìn)行，必須滿足兩個(gè)基本條件，即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。在開始階段，如果物料溫度相對(duì)較高，升華所需要的潛熱可取自物料本身的顯熱。但隨著升華的進(jìn)行，物料溫度很快就降到與干燥室蒸汽分壓相平衡的溫度，此時(shí)，若沒有外界供熱，升華干燥便停止進(jìn)行。在外界供熱的情況下，升華所生成的蒸汽如果不及時(shí)排除，蒸汽分壓就會(huì)升高，物料溫度也隨之升高，當(dāng)達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)時(shí)，物料中的冰晶就會(huì)融化，冷凍干燥也就無法進(jìn)行了。

供給熱量的過程是一個(gè)傳熱過程，排除蒸汽的過程是一個(gè)傳質(zhì)的過程，因此，升華干燥過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)傳熱、傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過程。自然界中所發(fā)生的任何過程都有驅(qū)動(dòng)力，升華干燥中的傳熱驅(qū)動(dòng)力為熱源與升華界面之間的溫差，而傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力為升華界面與蒸汽捕集器（或冷阱）之間的蒸汽分壓差。溫差愈大，傳熱速率愈快；蒸汽分壓差愈大，傳質(zhì)（即蒸汽排除）速率愈快。

凍干時(shí)，既要保持產(chǎn)品的優(yōu)良品質(zhì)，又要取得較快的干燥速率。升華所需要的潛熱必須由熱源通過外界傳熱過程傳送到被干燥物料的表面，然后再通過內(nèi)部傳熱過程傳送到物料內(nèi)冰升華的實(shí)際發(fā)生處。所產(chǎn)生的水蒸氣必須通過內(nèi)部傳質(zhì)過程到達(dá)物料的表面，再通過外部傳質(zhì)過程轉(zhuǎn)移到蒸汽捕集器（冷阱）中。任何一個(gè)過程或幾個(gè)過程一起都可能成為干燥過程的“瓶頸”，它取決于凍干設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作條件以及被干燥物料的特征。只有同時(shí)提高傳熱、傳質(zhì)效率，增加單位體積凍干物料的表面積，才能取得更快的干燥速率。

水有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種態(tài)相。根據(jù)熱力學(xué)中的相平衡理論，隨壓力的降低，水的冰點(diǎn)變化不大，而沸點(diǎn)卻越來越低，向冰點(diǎn)靠近。當(dāng)壓力降到一定的真空度時(shí)，水的沸點(diǎn)和冰點(diǎn)重合，冰就可以不經(jīng)液態(tài)而直接汽化為氣體，這一過程稱為升華。食品的真空冷凍干燥，就是在水的三相點(diǎn)以下，即在低溫低壓條件下，使食品中凍結(jié)的水分升華而脫去。

加熱方式編輯

①接觸傳熱方式 這是一種最簡單的加熱方法，在干燥室內(nèi)設(shè)置可加熱的多層擱板，上面放置裝有被干燥食品的干燥盤。利用干燥盤與擱板接觸傳導(dǎo)加熱。在這種情況下。加熱擱板與干燥盤，干燥盤與干燥食品間不能完全良好地接觸，因此利用這種方法進(jìn)行加熱時(shí)，干燥時(shí)間多少較其它方法長些，但其優(yōu)點(diǎn)是干燥是構(gòu)造簡單，并可充分利用空間。

②復(fù)式加熱方式 接觸傳導(dǎo)僅加熱食品的一面，而在本法中被干燥的食品兩面都與加熱板接觸，因此傳熱良好而可縮短干燥時(shí)間，所采用的方式將被干燥食品在與加熱板接觸前，先以金屬網(wǎng)狀鋁板夾住，以打開升華時(shí)水蒸汽的通道并減少其阻力，然后用液壓加上擱板，使之與網(wǎng)狀鋁板接觸，此法優(yōu)點(diǎn)是可縮短干燥時(shí)間，但為能與上擱板接觸，擱板必須是活動(dòng)的，因此必須使用液壓裝置，而導(dǎo)致構(gòu)造復(fù)雜，并降低干燥室的利用率，故設(shè)備費(fèi)用高昂，此外，對(duì)非平面而不定形被干燥食品，則有不能充分發(fā)揮效果的缺點(diǎn)。

③有釘板加熱方式 這是上述復(fù)式加熱方式的變形，此法是利用裝有多枚釘子的2片加熱板將被干燥食品夾在中間以進(jìn)行加熱，這種方式的加熱接觸面積擴(kuò)大到被干燥食品的內(nèi)部，因而能有效地進(jìn)行熱供給，利用此方式，干燥時(shí)間可大幅度縮短，這正是被希望的方式，但相反的是，大量處理被干燥食品時(shí)，干燥前與干燥后的操作繁雜，需要人力與時(shí)間，另外還涉及衛(wèi)生的問題，因此在實(shí)用規(guī)模裝置上幾乎都不采用。

④輻射加熱方式 此種方式是將被加熱干燥的食品置于干燥盤或干燥網(wǎng)上，然后插入兩片加熱板之間，使之不與加熱板接觸，而由加熱板輻射來供給熱量，因此加熱板可加熱到容許溫度以上的高溫，而被干燥食品的溫度則保持在容許溫度之內(nèi)，這樣可以縮短干燥時(shí)間，且被干燥食品的形狀若不是定型時(shí)也不會(huì)有所妨礙。干燥前后的操作也很容易，特別是在大型連續(xù)干燥裝置中更加有效，已經(jīng)設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)目刂品绞?，并提高加熱板的輻射能轉(zhuǎn)換效率，其干燥時(shí)間已縮短至可以與復(fù)式加熱相匹敵的程度，因此，該加熱方式已演變成凍干食品設(shè)備的基本形式。

⑤微波加熱方式 微波照射能使不同形狀的食品內(nèi)外都得到加熱，大大縮短干燥時(shí)間（約10%～20%）。此外，干燥室的利用率也較高。盡管微波加熱具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但是到目前為止還沒有在工業(yè)上成功的例子。這是因?yàn)楫a(chǎn)生微波形式的能量是昂貴的，其費(fèi)用為蒸汽費(fèi)用的10～20倍。另外，微波加熱過程很難控制。如果供熱量有余，會(huì)導(dǎo)致升華界面有少量冰融化，而水的介電常數(shù)比冰的介電常數(shù)大得多，水將吸收更多的熱量使溫度升高而使更多的冰融化，最終導(dǎo)致干燥失敗。

⑥紅外線加熱 在干燥室安裝紅外線發(fā)生器產(chǎn)生紅外線輻射。但由于其維持費(fèi)用相當(dāng)高，故很少應(yīng)用于冷凍干燥食品方面。

綜上所述，各種加熱方法各有其特點(diǎn)。人們在不斷認(rèn)識(shí)凍干過程本質(zhì)的基礎(chǔ)上，探索出了多種加熱、輻射的組合，如傳導(dǎo)-輻射加熱法、傳導(dǎo)-微波加熱法、輻射-微波加熱法等。其目的都是期望能在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高干燥速率，降低能耗。

真空冷凍干燥工藝編輯

前處理

原料的來源和應(yīng)用的不同，其前處理方式也不盡相同。如水果的預(yù)處理為挑選、清洗和切塊，蔬菜還需進(jìn)行漂燙，而速食粥類還需進(jìn)行蒸煮、裝盤等。

預(yù)凍

原料預(yù)處理后一般要先進(jìn)行預(yù)凍。這是由于物料內(nèi)部水分較多時(shí)，若直接進(jìn)行抽真空處理，會(huì)使溶解在水中的氣體因外界壓力減小而逸出，形成氣泡，導(dǎo)致原料內(nèi)部和表面均出現(xiàn)空洞，影響感官品質(zhì)。

速凍

為了使物料內(nèi)部的水分固化，通常還需要進(jìn)行速凍。凍結(jié)的時(shí)間越短，物料凍結(jié)越快，其內(nèi)部結(jié)晶越小，對(duì)物料細(xì)胞機(jī)械損壞越小。因而需要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)選擇合適的凍結(jié)速度。

真空干燥

真空干燥通常分為升華干燥和解析干燥2個(gè)階段。升華干燥主要針對(duì)物料中的自由水;解析干燥主要是去除與固體結(jié)合較強(qiáng)的吸附水。干燥過程中的真空度、溫度和裝盤厚度等直接影響著干燥的進(jìn)程和產(chǎn)品的品質(zhì)。 [2] 

主要設(shè)備編輯

凍干食品生產(chǎn)最主要的設(shè)備為食品用真空冷凍干燥機(jī)組，該機(jī)組的性能，能耗和操作自動(dòng)化程度的高低決定了凍干食品生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)水平的高低，食品用凍干機(jī)分間歇式和連續(xù)式。連續(xù)式機(jī)組在國內(nèi)企業(yè)尚屬少見。間歇式凍干機(jī)由干燥箱體、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等5部分組成。

⑴干燥箱體 有圓筒形及方形兩種主要的形式，各有優(yōu)點(diǎn)，圓筒形制造容易，但無法利用的空間多；方形則相反，空間利用率高，但制造較困難。

⑵加熱系統(tǒng) 大多數(shù)采用輻射傳熱，輻射板由陽極電鍍鋁制成，導(dǎo)熱介質(zhì)有導(dǎo)熱油，飽和水、二次蒸汽，有機(jī)溶劑如丙二醇、甘油等，熱源均系用高壓水蒸汽。

⑶真空系統(tǒng) 采用機(jī)械真空泵，有羅茨泵+油封泵及羅茨泵+羅茨泵+大氣噴射+水環(huán)泵兩種，兩者主要區(qū)別是前者不能抽水蒸汽，因此對(duì)冷阱效率要求較高，優(yōu)點(diǎn)是能耗小，后者則正好相反，能抽吸少量水蒸汽，缺點(diǎn)是能耗較大。

⑷制冷系統(tǒng) 由制冷機(jī)組與冷卻排管構(gòu)成，作水蒸汽捕集器（亦稱冷阱）依其與輻射板組件的相對(duì)位置，有如下幾種形式：①底置式：放置在輻射板組件的底部；②側(cè)置式：放置在輻射板組件的兩側(cè)；③后置式：放置在輻射板組件的后面；④另置式：放置在輻射板組件不在同一容器內(nèi)，另外一個(gè)容器放置，兩容器之間有一個(gè)短而粗的管件連接。

⑸控制系統(tǒng) 有手動(dòng)控制及自動(dòng)控制兩大類，自動(dòng)控制又分儀表自動(dòng)控制與PLC可編程序控制兩類。以PLC可編程序控制最先進(jìn)，現(xiàn)在已有專用的凍干程序控制儀問世，是在PLC基礎(chǔ)上按凍干要求而設(shè)計(jì)的，能自動(dòng)完成凍干過程中復(fù)雜的控制操作，并且有貯存數(shù)據(jù)的功能。