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食品干燥设备新品大观

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浏览次【字号大中小】发布时间：2014-4-22 打印本页

食品的干燥技术是自古以来利用的基本技术之一，也是近年来用来提高食品原料附加价值的关键技术。最近，随着各食品企业对HACCP认识的加强及消费者对产品提出了高品质和更加细微化的要求，对食品原辅材料的干燥工艺和条件以及允许的加工误差也越来越严厉。现在正在食品加工中经常利用的干燥技术有喷雾干燥、带式干燥、真空冷冻干燥等，近年来新开发应用的还有喷雾干燥加工造粒技术、微波等复合化干燥技术。

    干燥技术的发展与最新动向

    众所周知，干燥技术是食品储藏和改善品质必不可缺的单元操作之一，人类有史以来一直利用的食品加工技术。

    干燥方法包括最原始的自然干燥法以及利用外来热量的热风干燥法、喷雾干燥法、薄膜干燥法及冷冻干燥法等多种方法。近年来，为了提高干燥作业的质量和效率，还研究开发成功组合利用真空和加压处理的各种新型干燥装置，使食品干燥技术进入了最新的发展阶段。

    自然干燥是在食品加工历史中有很长的一段时期内得到利用的技术，可以说一直沿用到战后的方便食品，干燥技术取得新发展时期为止。不过至今仍然为某种特殊地区的食品加工业需求，还能得到利用。

    在方便食品制造过程中主要应用的是喷雾干燥、冻结干燥和滚筒干燥三大技术。目前在食品领域利用的比较新的干燥技术还有真空传送带式干燥、真空脱水干燥、微波和远红外干燥、流动层造粒干燥等。

    关于干燥装置的发展动向，同其他食品加工技术一样正在向探索节能、省地以及讲究卫生安全和适应环境保护要求，并能进一步提高产品质量高标准要求的方向发展。

    特别是近年来出现的某些新的发展动向，如日本的食品加工企业渐渐将原料处理的基地转移到我国的东南亚地区，而其国内的大公司将研究开发高附加值的功能性食品和新材料作为寻求新发展的课题，于是出现了追求这些新目标的高品质干燥装置研究开发和生产。

    食品生产中经常使用的是无损于食品风味、不易引起变色和变质的喷雾干燥，冷冻真空干燥和真空皮带式干燥等高品质干燥技术。另一方面由于冻结和真空操作的运转费用很高，考虑到产品品质和成本费用，最终的品质低下为妥协点，不得不转用滚筒干燥或其他干燥方法。此外，也有再同冷冻真空干燥产品混合使用变通方法的。

    不过无论如何，由于高品质干燥方法的生产成本过高，往往必须对含有高水分的食品材料采取先进行浓缩处理，除去部分水分的前处理方法，以减少成本费用。尤其是液态物料，通过采取浓缩—干燥等单元操作组合可最终达到降低或除去水分的目的。现在，将干燥—造粒、干燥—粉碎、混合—干燥等单元操作复配组合，以便更有效地制造所需产品，即被称之为工艺过程复合化的新系统正在增加。

    在各种干燥装置中，也有将原料滞留时间明显短的装置与滞留时间长的装置组合起来以及将液态原料或浆状态原料等分别采用二次干燥机组，并组成一体生产粉状制品的新趋势。尤其是在成品为低水分含量时，之所以需要考虑采用复合法干燥的原因是：采用单一的干燥装置时，干燥装置必须很庞大，排气温度也很当高，排风量也很大。不仅仅有将两种干燥机组合利用的新倾向，而且由于不同最终制品质量要求上的需要，也有将干燥装置与其他单元操作组合连用的新趋势。

    单元操作复合化的优点如下：可防止用单一机器从原料到成品的过程中容易产生的污染和混入异物；减少发热量，降低制品生产成本；设备小型化，结构紧凑化，价格也降低；达到省力化的目标。

    近年来，通过单元操作复合化的发展，小型干燥装置的研究开发和生产取得了飞跃的发展和进步。现在，小型干燥机不仅能供研究开发新产品使用，而且中小规模的食品工厂也可以作为实际生产中使用的机器广为利用。

    以高品质化为目标的干燥装置

    喷雾干燥

    喷雾干燥自20世纪初欧洲开发作为脱脂牛乳的干燥技术以来，现在已经发展成为食品工业用于制造即磨粉末食品干燥的最为成功的技术。其特点是，液体原料可直接成为粉末化产品，可以连续化大量处理，无需粉碎工艺过程即可直接得到颗粒大小均匀、溶解性和分散性极优的制品。

    国外以牛乳为主的乳制品工厂大多在使用“MD喷雾干燥装置”，是由森永工程公司开发生产的，该喷雾干燥器将浓缩过的原液直接喷成雾状进入干燥塔中，形成雾汽状的小水滴在同加热空气接触的瞬间蒸发，随着热空气一起从排汽口逸散，留下的物料即干燥成粉跌落塔底。此喷雾干燥器为牛乳加工厂等食品厂和医药品生产厂家广为利用，并营销海外。

    日本粉料公司开发生产的二段式干燥装置“多级喷雾干燥机系统”为无管道损失结构，通过在排气室下部的料斗部分选择性地将大颗粒粉料延缓滞留时间取得了二次干燥效果，排气室高度为历来的立式喷嘴式喷雾干燥机的50％以下，由此使得传统型号喷雾干燥机无法处理的粉体———由于凝聚性强，缺乏流动性粉体物料在此又一次形成了单级式干燥的效果，因而很容易地实现了干燥处理。该干燥器为单体结构，大多为研究所和小规模生产企业选用，适合于小批量多品种生产用。其优点为：设置场地小，价格低；可进行短时间自动洗涤；为无焦糊的二元热风加热方式；可以因不同物料的特性要求，改变热风进出口管道的直径和调整温度；采用冷却旋风集尘器冷却制成品等诸多特性获得市场很高评价。如日本理研维生素公司千叶工厂等均已选用此喷雾干燥机进行小批量多品种的产品生产。

    此外，该公司开发生产的一种气流干燥装置“PJ菲尼克司”也取得了很好的市场评价，主要特点为：可以无存储地实现连续干燥处理。采用SUS304材料，卫生结构安全性好，适用于食品材料处理。热效率好，制品品质高，不产生焦糊、变色。价格低，不久前丸美屋公司已采用它来连续处理豆腐渣。

    藤崎电器公司开发生产的喷雾干燥装置“微喷雾干燥机”实现了一次制得1微米液滴进行喷雾干燥成微颗粒粉末成品的新干燥技术。

    在传统的喷雾干燥装置中虽然也有实验用机一次取得1μm液滴的，但难以实际生产制造。为了解决这个问题，该公司采用的关键技术是四流体喷嘴技术，该技术已申报取得日本、美国和欧洲的专利权。

    通常，一般的喷雾干燥装置是旋转式雾化器加压喷嘴，这种喷嘴是利用压缩空气的双流体喷嘴。即使是粒子大小很小的双流体喷嘴也很难大量喷雾出一微米（1μm）左右的粉体制品。现在采取四流体喷嘴可以制得粒径在1μm的液滴，也可以随意调整和控制其直径大校而且在喷嘴的尖端一边混合不同种类的原液，一边完成喷雾成粉的操作。

    由于使用的是洗净型外部混合的喷嘴，因此无需担心有粘附物堵塞喷嘴，即可实现长时间连续喷雾操作，同时通过改变边缘直径制造出各种不同喷雾量的喷头来。

    研究开发用的喷雾干燥实验机可在小量试验后制造微细的粉状产品，经过扩大规模的生产可以取得与实验机同样的微细颗粒。该喷雾机专门设有确认物料喷雾实态玻璃窗口，实验数据资料由画面图像确认，还可以进行打印输出。

    喷雾干燥制品微粒化的优点为干燥时间短，而且温度低，制品色泽和风味的变质也少。同时由液体的物料直接制得粉体成品的过程简化，达到节能和省力的要求。而且装置本身结构紧凑，所需场地面积也小，设备费用和运输成本都较低。

    真空皮带干燥

    这是一种将液体原料涂布在传送皮带上，在真空条件下进行低温干燥的方法。既然是低温干燥，成品品质的变化就小，由于干燥粉体呈多孔质结构，故在水中的溶解性甚忧。

    日阪制作所的真空皮带干燥机“SWEL－VAQ”最适合于从液体物料泥浆状和糊膏状高浓度和高黏度物料的干燥。在低温条件下的真空干燥是高效率的干燥，因此成本费用降低了。

    干燥成品的多孔结构，使其溶解性和在水中的复水还原性极好，低温条件下的处理使得成品呈色、风味和营养价值的损失很校同时，实现了从原料进入贮罐转入真空槽后的干燥、粉碎等连续化处理，因此卫生状态好，既防止了微生物对干燥成品的污染，又防止了油脂成分的氧化。

    在食品领域内，这种真空皮带干燥装置主要用于脱水蔬菜、汤类、果汁浓缩物、植物提取物、可可、啤酒酵母和麦芽提取物等制品的干燥。

    赤永工程公司在市场上经销瑞士台洛帕姆公司生产的连续真空干燥装置。最适合用于调味料和香料等有一定附加值的制品，是用于干燥高浓度、高黏度原料的最佳选择。液态原料、泥浆状和糊膏状物料在低温下短时间干燥后制成的即席咖啡粉可以达到冷冻干燥制品相同质量水准。

    真空冷冻干燥

    真空冷冻干燥法全称为真空冷冻升华干燥法，是将材料冻结后，先冷却到冻结温度以下，再在低温和真空条件下使材料中冻结成冰的水分直接蒸发成水汽（升华），并冷凝除水的食品干燥新方法。由于食品材料处于低温下进行各种处理，因此即使是容易受热变性的物料，其品质也不发生任何劣化，制成干制品。同时在冰结晶升华为水蒸气逸出和冷凝去除的同时，形成了物料的多孔质结构，使冻干制品溶解性优，复水性好的优点突出明显。

    虽然冷冻干燥装置本身的成本近年来已比以前有所降低，但仍然是高价格的设备装置。目前在食品生产中，已经被用于生产方便面调料的脱水蔬菜和干燥肉，所占比例已超过50％。此外，如具有优质评价的固体鸡蛋汤、即溶豆腐汁汤及其添加的各种辅助材类、婴儿食品和健康食品等多种产品都先后利用这种先进的干燥方法。

    目前在日本已经出现了将方便面调料中的脱水蔬菜和干燥肉等的生产转移到中国或其他海外国家的新趋向，在其国内再开发生产某些高附加值产品的倾向也十分明显。在最近的二、三年间出现了即使是“热销”商品也“无利可图”的状态，冷冻干燥装置已经连续3～4年呈现发展迟钝的状态。

    此外作为冻干技术的另一动向是：用于食品生产发展迟钝，但迄今为止作为药品生产用的冻干装置用于健康食品生产线的情况在悄悄地呈现出增加的新趋势。

    在日本生产冻干设备的有共和真空技术公司（由日精公司经销）、桑别克公司、东洋技研公司和日阪制作所等。

    流动层造粒干燥

    流动层干燥技术是指利用一台具有搅拌和转动造粒机构的设备可以同时完成物料混合、造粒、涂敷、表面改质和干燥等多种单元操作的多功能干燥技术，而且还可以通过改变干燥造粒的条件，制成多种多样不同功能的颗粒，因此在近20年间得到迅速普及应用，此项技术经改良和提高以后，更促进了它的发展。

    大川原料制作所倾力开发生产和经营的流动层造粒干燥装置，是由容器下部喷雾液态原料后制得密度大的重质颗粒的新装备。与从上部喷嘴喷雾的方法相比，“由下往上喷雾的物料在上行过程中及达到上部顶部附近的滞留时间更长；在容器内作循环运动粉体的四周更容易吸着表面的液体”，这就是新干燥设备的特征。由于这种液体吸附过程的不断反复，造粒机上制得了平均每一个立方米600公斤以上的高密度坚硬的颗粒，从而连续地制成高质量的颗粒产品。现在这种新型干燥造粒机因十分适合于调味品、健康食品和粉末汤品生产的需要而得到广泛利用。

    大川原化工机械公司开发生产的喷雾袋式干燥机，将干燥造粒作业收归在可拆卸的袋中进行，是世界上率先开发的最新产品。其特点是无杂质，在一个袋中全量回收成品和微粉，成分均一、回收率高，也容易清洗，占地面积少。

    该公司投全力开发用于食品生产的流动层造粒干燥机“留卓”是在干燥室底部设备兼备造粒和搅拌机构的固定式流动层，制得的颗粒流动到与之接续的干燥、冷却兼用的流动层干燥、冷却装置上，从而实现了从液体原料直接形成颗粒制品的目的。颗粒制品的大小在50μ～400μ，对颗粒的直径大孝形状、强度和流动性可根据液体原料种类的情况进行调控。该设备的另一个特点是还可以通过将流动造粒层与干燥塔的特殊组合，使原先造粒困难的液体原料也能制成颗粒产品。因此新装置为调味料、奶酪、油脂类和香料等生产企业广为使用。

    弗洛英特产业公司生产的“旋管式流动”（品名）是一种在流动层底部装备了旋转盘、搅拌振荡器和灯光解离机等设施的复合型流动层造粒装置。特征是一台机器同时进行造料、涂敷和干燥等多道操作工序；通过离心转动、浮游流动、旋转运动和整理颗粒形状等各种功能的组合复合化可以任意调整颗粒形状、粒度分布和体积密度等对产品的要求。

    该公司的另一种机型“哈伊考塔”是广泛用于圆盘涂敷和薄膜涂敷的减压通气性流动层干燥装置。“新哈伊考塔”则是将“哈尔考塔”的干燥功能大幅度扩增的又一新机器。可以用有机溶剂系薄膜涂敷相同的时间完成水系涂敷。在大为提高干燥效率的同时，实现了精致的涂敷工艺，不但扩大了用途，而且还提高了操作性。

    另一新产品是多功能离心转动造粒涂敷装置“戈拉纽兰克思”，通过采用新开发的自动升降式干燥装置，促进转动机构以及倾斜旋转方式等手段使得一台装备即可实现从湿式造粒到干燥的整个工艺过程。其优点在于大幅度缩短加工工艺的时间及形成对粉末和细小颗粒制品完成细腻的涂敷处理。

    帕乌兰克斯公司经销的流动层造粒干燥装置“格拉特帕乌莱克”是同德国格拉特公司技术协作开发而成的新装置，特征是缩短了造粒时间，内部的洗涤比较容易，并能经过双倍过滤机处理实现粒度分布均匀的连续化造粒处理。

    应用微波的组合式干燥机

    微波可以使物质的内部发热，根本是与其他热的发生不同。在热风和热传导干燥中较难去除的部分水分，可以在干燥过程中除水率降低的阶段辅之以微波加热干燥，帮助去除水分，加快干燥速度。

    由于单一使用微波干燥除去物料水分设备的运转费用很高，引起产品成本过高的问题，因此许多生产公司采用各种干燥方法配以微波干燥的方法来开发新产品。

    现在日本已经由微电子公司、卡瓦萨基机工公司及千代田制作所等机电制品公司开发生产了一些组合利用微波技术的干燥装置，简介如下：应用微波技术开发生产干燥装置的专业公司微电子公司主要生产可供食品和饲料公司等企业使用的微波干燥装置。其特征是同使用企业合作研究开发，适用性强。目前该公司已经商品化生产的微波干燥装置是可以用于芝麻和豆类的烘焙煎炒加工及茶叶干燥杀青等加工处理的装置“微波、辊筒联合干燥装置”。以及可以供食品和药品等两大领域利用和充分发挥微波干燥威力的干燥装置“FMD系列”与“微波液体加热装置”等。

    “FMD系列”是组合应用减压、混合与微波加热的方法，可以在无损于食品营养成分的情况下进行杀菌、浓缩和干燥处理。通过与减压条件的组配联用，实现低温下的浓缩和干燥作用，加热均匀以及短时间内的高效率的浓缩和干燥。可以按需要进行温度的有效调控以及操作简捷也是一大优点、因此试用此系列设备的企业很多。如对各种调味液的浓缩、玉米等各种谷物的低温干燥和粉末化加工、天然调味料的粉末化、调整水分、酵母的干燥和造粒、果汁的减压浓缩、中草药的干燥和杀菌、即席咖啡的造粒和干燥以及各种食品原材料的灭菌等。

    除此而外，近年来该公司还新开发了微波与蒸发组配并用的联合装置，除了具有均匀干燥和杀菌的效果以外，同时另有较好的蒸煮效果。这种新干燥装置分别显现出微波和蒸发干燥的特征。此外另有一大特征仍是两者共存一起还有效果成倍增大的所谓“相乘”作用效果。利用该设备系统除了能取得有潮湿口感的物料干燥以外，还可用于包装物品的杀菌以及原料和制成品的杀菌试验。

    千代田制作所开发生产的“超级干燥系统”是利用在减压条件下组合应用微波加热和远红外线加热的新干燥装置。由于在减压条件下，物料内部水分的沸点降低，因此可以利用很少的热能就可以使之容易蒸发为蒸汽状态，然后再通过微波加热将物料内部水分挤出到外部表面，由微波和远红外线联用的加热方法将这些表面部分的水分快速汽化，最终制得优质的干燥物成品。这种干燥由于是减压下低温加热使水分快速除去的方法，因此原材料原有的营养成分几乎完全不遭到损失，干燥成品充分保持了原有材料的营养成分。

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