干燥脫水技術(shù)是一項(xiàng)適用于蔬菜、水果、肉類、水產(chǎn)品、藥品的護(hù)色、保鮮、保質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)保存的高新加工技術(shù)。其原理是預(yù)凍物料中的水分在真空狀態(tài)下不融冰，直接升華為冰態(tài)的水蒸氣，從而得到干燥的產(chǎn)品，簡(jiǎn)稱凍干技術(shù)。用這種方法生產(chǎn)的食品稱為真空凍干食品。由于真空冷凍干燥是在低溫和高真空狀態(tài)下進(jìn)行的，物料中的水分直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，因此可以有效地保持被干燥物料的細(xì)胞活性和被干燥物料的色、香、味、形及營(yíng)養(yǎng)成分， 復(fù)水性能好。凍干食品是采用現(xiàn)代脫水技術(shù)和工藝加工而成的優(yōu)質(zhì)綠色食品，方便、健康、完整。避免了傳統(tǒng)脫水方法造成的變色、變質(zhì)、異味、成分損失和不

　　國(guó)際市場(chǎng)上凍干食品的產(chǎn)量每年以30%的速度遞增，正在成為國(guó)際貿(mào)易中的一種食品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，年底前美國(guó)消費(fèi)凍干食品500萬(wàn)噸，日本160萬(wàn)噸，法國(guó)150萬(wàn)噸，其他消費(fèi)金額也很可觀[1]。我國(guó)對(duì)冷凍干燥的研究起步較晚。近年來(lái)，一些科研單位研究了一些產(chǎn)品的技術(shù)。東北大學(xué)研究成功了人參的凍干技術(shù)，四川大學(xué)研究成功了肉類的凍干技術(shù)。此外，上海華人發(fā)展有限公司利用凍干技術(shù)加工了宮保雞丁等一些名菜，并已申請(qǐng)中國(guó)獨(dú)家福利。隨著人們對(duì)凍干產(chǎn)品需求的增加，凍干設(shè)備也有了很大的發(fā)展。

　　真空冷凍干燥設(shè)備的原理真空冷凍干燥設(shè)備的工作原理是:首先將物料冷凍到共晶點(diǎn)溫度以下，使食品中的水分變成固體冰，然后將預(yù)處理后的預(yù)凍食品放入干燥倉(cāng)中。在低溫真空狀態(tài)下，通過(guò)加熱板的熱傳導(dǎo)或輻射給食物提供熱能，使食物中的水直接從冰升華成水蒸氣。不斷升華的蒸汽被真空泵組抽入捕水倉(cāng)，在-40 ~-45℃的溫度下凝結(jié)在排氣管外壁上被捕獲，直至按照凍干曲線的規(guī)定要求停止供熱和抽真空，完成食品凍干的全過(guò)程。真空冷凍干燥機(jī)(簡(jiǎn)稱凍干機(jī))主要由真空冷凍干燥機(jī)(簡(jiǎn)稱凍干機(jī))、 真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　1.1干燥箱干燥箱是真空密封容器，是凍干設(shè)備的重要組成部分之一。它是干燥過(guò)程中傳熱傳質(zhì)的場(chǎng)所，其性能直接影響凍干設(shè)備的性能。如果有蒸汽滅菌的功能，凍干箱也應(yīng)該是低壓、內(nèi)壓的容器。干燥室主要有兩種形狀:圓形和矩形。圓形干燥室具有操作簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，但其內(nèi)部空間利用率低。矩形干燥室空間利用率高，但制造成本高。

　　1.2真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)包括真空干燥室、隔離閥、水汽捕集冷凝器、真接旋片真空泵、連接管道和放氣閥。真空泵工作時(shí)，隔離閥打開(kāi)，真空干燥室內(nèi)的空氣和水蒸氣通過(guò)水蒸氣捕獲冷凝器捕獲水分后進(jìn)入真空泵，通過(guò)真空泵排氣口排出系統(tǒng)。為了防止水汽捕集冷凝器抽出的氣體中含有的少量水汽進(jìn)入泵內(nèi)，系統(tǒng)中設(shè)置了氣鎮(zhèn)閥，凍干時(shí)氣鎮(zhèn)閥打開(kāi)。真空泵的排氣口裝有油霧捕集器，防止廢氣中的煙霧污染室內(nèi)環(huán)境。

　　1.3加熱系統(tǒng)為了使冷凍產(chǎn)品中的水蒸氣不斷從冰晶中升華出來(lái)，為水蒸氣升華提供足夠的熱量，需要配置加熱系統(tǒng)。除加熱板

　　1.4制冷系統(tǒng)的水蒸氣冷凝器，又稱冷阱，是制冷系統(tǒng)的主要組成部分。在13的真空下。3 Pa，質(zhì)量為1 g的冰可以升華成100 m3的水蒸氣。如果這種大量的水蒸氣不經(jīng)處理就用真空泵抽走，就需要大容量的抽氣器來(lái)維持所需的真空度。冷阱的作用是將干燥室內(nèi)的水蒸氣冷凝吸附成冰，以免進(jìn)入真空泵。一方面可以減少真空泵的工作量，另一方面可以保證干燥室具有較低的真空度。

　　1.5自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)是凍干機(jī)的指揮機(jī)構(gòu)。凍干機(jī)的控制包括制冷機(jī)和真空泵的啟動(dòng)和停止，加熱溫度的控制，物料溫度、冷阱溫度和真空度的檢測(cè)和控制，自動(dòng)保護(hù)和報(bào)警裝置等。自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能是測(cè)量和顯示凍干機(jī)的所有重要參數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的設(shè)置準(zhǔn)確控制凍干機(jī)，使其運(yùn)行在規(guī)定的狀態(tài)，并對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警和自動(dòng)處理。通過(guò)測(cè)量和記錄凍干過(guò)程的工藝參數(shù)，可以全面了解整個(gè)凍干過(guò)程。通過(guò)有效地控制這些參數(shù)，可以優(yōu)化整個(gè)冷凍干燥過(guò)程。即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下， 提高生產(chǎn)效率，降低能耗。2食品凍干機(jī)的研究現(xiàn)狀食品凍干機(jī)的突出特點(diǎn)是產(chǎn)量高，脫水量大。因此，要求真空系統(tǒng)具有大的位移和低的真空度。目前除大型捕水器和羅茨旋轉(zhuǎn)泵機(jī)組外，大多采用多級(jí)水汽噴射泵串聯(lián)，可直接去除氣態(tài)水汽，系統(tǒng)中無(wú)需設(shè)置捕水器。由于裝載量大，大多使用充電車。在食品凍干機(jī)中，丹麥Atlas公司的RA Y間歇式凍干機(jī)和CONRAD連續(xù)式凍干機(jī)，日本共和真空公司的無(wú)隔離干燥過(guò)程的水蒸汽冷凝器除冰再生技術(shù)和TL型液體食品封閉系統(tǒng)管式凍干機(jī)， 有限公司可以代表世界食品冷凍干燥機(jī)的技術(shù)。1989年10月17日，在保加利亞索非亞成立了索非亞(ICL)低溫生物學(xué)與凍干研究所，主要研究航天食品、兒童食品、方便食品、保健食品和營(yíng)養(yǎng)食品。目前，該所科研實(shí)力位居世界第三，僅次于美國(guó)和俄羅斯[2]。

　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)食品凍干機(jī)發(fā)展迅速，生產(chǎn)廠家眾多，質(zhì)量、性能、規(guī)格、型號(hào)不一。早在解放前，中國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始使用簡(jiǎn)易的冷凍干燥裝置，在實(shí)驗(yàn)室中試驗(yàn)細(xì)菌和病毒的保存。50年代初，武漢、北京的生物制品研究所和一些工廠先后進(jìn)口了一批凍干機(jī)。20世紀(jì)60年代，北京、天津、南京、上海、大連等地相繼建立了一些實(shí)驗(yàn)性的凍干食品生產(chǎn)企業(yè)，隨后出現(xiàn)了一批凍干機(jī)，其特點(diǎn)是整體式、架溫不均、手動(dòng)操作、自動(dòng)記錄。上世紀(jì)70年代，湖北設(shè)計(jì)了a 37。4 m2凍干機(jī)自帶、 它采用了單個(gè)兩級(jí)壓縮機(jī)，可以在盒子里放一個(gè)軟木塞。在上海建立了年產(chǎn)300噸的中型凍干車間。為加快我國(guó)冷凍干燥技術(shù)的發(fā)展，1986年機(jī)電部將工業(yè)真空凍干機(jī)列入工業(yè)技術(shù)發(fā)展項(xiàng)目，由華中科技大學(xué)承擔(dān)，與浙江真空設(shè)備廠合作研制[3]。該產(chǎn)品于1989年通過(guò)部級(jí)鑒定。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，擱板間距可調(diào)，微電腦編程。此外，清華大學(xué)核能設(shè)計(jì)研究院引進(jìn)俄羅斯大型食品真空冷凍干燥設(shè)備技術(shù)，與煙臺(tái)冰輪集團(tuán)直接合作。 一流企業(yè)。探索一條起點(diǎn)高、投資少、見(jiàn)效快的中國(guó)凍干工業(yè)發(fā)展新路。在引進(jìn)、消化、吸收的同時(shí)，提出了可行的設(shè)備改進(jìn)方案，并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)。從工藝要求出發(fā)，考慮節(jié)能，以進(jìn)一步提高效率為目標(biāo)，利用現(xiàn)代儀器和控制手對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行了再次優(yōu)化，從根本上提高了我國(guó)大型食品冷凍干燥機(jī)的整體設(shè)計(jì)和控制水平[4]。

　　目前國(guó)內(nèi)的食品凍干機(jī)還是非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。大部分廠商走的是路，也有廠商在采用國(guó)外技術(shù)的同時(shí)做了很大的改進(jìn)[6]。比如加熱板采用了特殊的導(dǎo)流裝置，使板內(nèi)流體流動(dòng)均勻，保證了加熱的均勻性和穩(wěn)定性；集水器在運(yùn)行中可以交替集水和融冰，集水器盤(pán)管中氨水的制冷方式由傳統(tǒng)的氨水相變制冷變?yōu)榘彼嘧冎评?，集水器盤(pán)管內(nèi)溫度均勻，結(jié)霜性能好。另外，國(guó)內(nèi)的研發(fā)能力也在提升，已經(jīng)有部分單位脫離了國(guó)外的模式。抽氣系統(tǒng)使用低框架蒸汽噴射泵來(lái)抽取蒸汽， 省去了捕水器和制冷系統(tǒng)，降低了設(shè)備價(jià)格。3食品凍干機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口凍干設(shè)備的共同缺點(diǎn)是價(jià)格高、能耗大、投資回收慢。降低成本和能耗是未來(lái)凍干機(jī)的主要發(fā)展方向。因此，食品凍干機(jī)的研究方向和發(fā)展趨勢(shì)如下。

　　3.1 .改進(jìn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低成本，降低能耗。國(guó)外有些凍干機(jī)不是用不銹鋼做的，而是用低碳鋼涂上一層可烘干的食品用樹(shù)脂。涂層厚度為0。12 ~ 0.20 mm，常溫下會(huì)發(fā)出紅外線。貨架表面涂有高性能遠(yuǎn)紅外發(fā)射材料，增強(qiáng)其輻射能力；托盤(pán)表面經(jīng)過(guò)處理，以增強(qiáng)其吸熱能力。集水器的結(jié)構(gòu)、尺寸、結(jié)霜特性的優(yōu)化更為實(shí)用，因?yàn)槠涑杀九c目前的凍干箱相當(dāng)，運(yùn)行功耗較大。對(duì)于凍干機(jī)來(lái)說(shuō)，加熱系統(tǒng)只是補(bǔ)充升華熱，耗電量不能太高，但現(xiàn)有設(shè)備不盡如人意，要優(yōu)化結(jié)構(gòu)降低能耗。