食品冷凍干燥機(jī)使用要求及冷凍干燥機(jī)工藝參數(shù).docx

濰 坊 馬 丁 干 燥 設(shè) 備 有 限 公 司濰坊馬丁凍干機(jī)簡(jiǎn)介一、真空冷凍干燥技術(shù)簡(jiǎn)述（簡(jiǎn)稱FD凍干技術(shù)）是研究在真空低溫環(huán)境下，被凍干物料進(jìn)行傳熱傳質(zhì)過程的特點(diǎn) 和規(guī)律的科學(xué)，它是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)。凍干技術(shù)的發(fā)展需要真空、制冷、加熱、機(jī)械傳動(dòng)、自動(dòng)控 制等技術(shù)的支持。真空冷凍干燥技術(shù)的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，只要是含水、無毒、無腐蝕性的物質(zhì)都可以運(yùn)用凍干技 術(shù)將其制成凍干品。幾乎所有的農(nóng)副產(chǎn)品，如肉、禽、蛋、水產(chǎn)品、蔬菜、瓜果等都可以制成凍干食品、 調(diào)味品、速溶食品等。目前，應(yīng)用凍干技術(shù)最為廣泛的是食品行業(yè)、生物制藥行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、保健品行 業(yè)、納米級(jí)材料等。隨著凍干食品的迅速發(fā)展與應(yīng)用，國內(nèi)凍干食品的生產(chǎn)廠家也越來越多，如何運(yùn)用凍干設(shè)備的生產(chǎn)出 合格的產(chǎn)品對(duì)于生產(chǎn)廠家來講都已熟知。但如何將凍干基理、凍干工藝的研究成果運(yùn)用到實(shí)際的生產(chǎn)過程 中控制操作凍干設(shè)備，使整個(gè)凍干藝達(dá)到最佳值，縮短凍干時(shí)間，提高生產(chǎn)率，降低成本是國內(nèi)很多凍 干食品生產(chǎn)廠家所不甚了解的。本文對(duì)此做出較粗略的闡述，目的是為促進(jìn)凍干行業(yè)內(nèi)人士相互之間的探 討、研究與借鑒 2、升華干燥中的傳熱與傳質(zhì)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水蒸汽的不斷排除。在干燥開始階段，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倉蒸汽分壓平衡的溫度，此時(shí)，不間斷外界供熱，升華干燥平穩(wěn)進(jìn)行。在外界供熱的情況下，升華所生成的蒸汽及時(shí)排除，冷凍干燥過程完成結(jié)束。真空冷凍干燥技術(shù)應(yīng)用于食品行業(yè)，使用該技術(shù)加工出來的產(chǎn)品，就稱之為凍干食品（FD食品凍干）?？杉庸缀跛械霓r(nóng)副產(chǎn)品，如肉、禽、蛋、水產(chǎn)品、蔬菜、瓜果等都可以制成凍干食品。凍干技術(shù)還應(yīng)用于生物制藥行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、保健品行業(yè)等。能夠最大限度的保持原有食品的色、香、味、形及營養(yǎng)成分，復(fù)水效果極佳。（1）凍結(jié)條件下的物料冰晶升華脫水后骨架保持原型，原冰晶所占空間形成似海綿狀的微孔極易吸水。（2）在低溫狀態(tài)下脫水，不僅熱敏性成分不受破壞，而且色素和芳香物質(zhì)損失極少。（3）在真空環(huán)境下脫水真空環(huán)境下是缺氧的，食品成分不會(huì)氧化變質(zhì)，能抑制某些細(xì)菌的有害作用。（4）升華由表面開始，逐漸深入內(nèi)部冰晶升華時(shí)只有水分子脫除，溶于水中的物質(zhì)仍保留原處。型號(hào)/參數(shù)FD-10FD-20FD-50FD-75FD-100FD-125FD-150FD-175FD-200FD-275干燥面積1020 5075 100 125 150 175 200 275料盤尺寸745*635*30 540*635*30料盤數(shù)量 21 60 144 216 288 360 432 504 576 792罐體尺寸m 1.4*2.11.8*2.62.4*4.82.4*8.92.4*11.32.4*13.72.4*16.12.4*152.4*172.4*23真空度 13-200pa加熱板溫度 常溫+120電加熱kw 10 15 40蒸汽耗量kg/h/0.7mpa135200 240 260 320 380 430 650耗冷量 21 36 70 120 140 215 258 240 280 400裝機(jī)功率12 25 55 58 69 75 95 102 117 125 多臺(tái)并聯(lián)式技術(shù)參數(shù)型號(hào)2xFD-502xFD-752xFD-1002xFD-2004xFD-504xFD-754xFD-1004xFD-200干燥面積100150200400200300400800料盤數(shù)量2884325761152115286411522304真空度13-200pa加熱板溫度常溫+120蒸汽量kg/h/2403604808604806207501400耗冷量kw 130220280560280390520960裝機(jī)功率658095160130160190320我們馬丁客戶現(xiàn)場(chǎng)客戶見證馬丁凍干產(chǎn)品案例1、凍干機(jī)設(shè)備用途凍干食品的應(yīng)用主要是在方便食品行業(yè)、湯料加工行業(yè)、速溶飲品行業(yè)、營養(yǎng)保健品行業(yè)以及軍需、 野外作業(yè)、登山、宇航等特殊行業(yè)。在國外凍干食品的品種很多，已超過用冷藏、冷凍、罐頭及其他熱干方法中的任何一種方法貯存或加工的制品，例如，食品工業(yè)用的主料：咖啡、蜂蜜、可可粉、蛋粉、貝汁 粉和菜汁粉；家庭烹飪的主料：日本鮮蝦、豆腐、意大利番茄和匈牙利紅甜椒；調(diào)味品及配料：蔥、姜、 蒜、胡椒、松茸、紫蘇、淹菜、豆醬、天然香料和色素；水果：秘魯瑪咖、美洲大櫻桃、美國菠蘿、黃桃， 芒果、白桃和意大利柑橘；特殊（航天、航空、航海、野外作業(yè)、極地、軍用和旅游等）與方便快速食品：美國的色拉、方便三餐、日式杯式面條、日式速溶醬湯、果醬、乳酪、茶飲等等。2、升華干燥中的傳熱與傳質(zhì)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水蒸汽的不斷排除。在干燥開始階段，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倉蒸汽分壓平衡的溫度，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。 冷凍干燥傳熱傳質(zhì)示意圖加熱板已干層熱量傳遞升華 界面 凍結(jié)層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)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，如上圖所示。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。溫差越大，傳熱速率越快；蒸汽分壓差越大，傳質(zhì)（即蒸汽排除）速率越快。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加熱板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)生的水蒸汽必須通過內(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)、操作條件以及被干物料的特征。只有同時(shí)提高傳熱、傳質(zhì)速率，增加單位體積物料的表面積，才能取得更快的干燥速率。3、凍干曲線冷凍干燥時(shí)，加熱板（或熱源）溫度、物料溫度、冷阱溫度以及干燥倉真空度都在隨時(shí)間變化，由此繪得的曲線，稱為凍干曲線。凍干曲線是反應(yīng)物料凍干過程的重要曲線。3、 一般凍干工藝流程圖原料 前處理 預(yù)凍結(jié) 計(jì)量包裝 后處理 真空凍干 四、凍干工藝流程簡(jiǎn)述（1）前處理工藝：對(duì)于不同的待干燥物料，前處理的方法是不同的。根據(jù)原料的特點(diǎn)采用相應(yīng)的處理方法，如蔬菜冷凍干燥的前處理，除進(jìn)行原料的分選、清洗、切分外還需進(jìn)行漂燙。漂燙后的蔬菜需要迅速的將物料進(jìn)行冷卻，冷卻瀝水后，就可以裝盤。對(duì)于水果的前處理，主要是對(duì)顏色的保護(hù)，處理工藝各不相同。（2）預(yù)凍結(jié)工藝：預(yù)凍結(jié)有抽真空自身蒸發(fā)凍結(jié)、速凍機(jī)凍結(jié)和用凍結(jié)庫凍結(jié)三種方法。為了保證食品的品質(zhì)，一般選用后者。根據(jù)被凍結(jié)物料的共晶點(diǎn)溫度，選擇預(yù)凍結(jié)溫度，根據(jù)被凍物料的結(jié)構(gòu)， 形狀和大小，選擇凍結(jié)時(shí)間。根據(jù)物料的性質(zhì)，選擇預(yù)凍結(jié)速率。預(yù)凍結(jié)工藝直接影響著物料 的品質(zhì)盤的料架正送往凍結(jié)間。（3）升華干燥升華干燥在真空干燥倉中進(jìn)行，因而在升華干燥過程中保持合適的真空度是十分重要的。為了提高升華速度，縮短產(chǎn)品凍干時(shí)間，需要適當(dāng)提高升華的溫度、傳熱系數(shù)以及減少水蒸汽的逸出阻力。但升華時(shí)溫度要受以下條件的制約：食品凍結(jié)部分的溫度應(yīng)低于共晶點(diǎn)溫度，否則凍結(jié)部分將融化。溫度過高時(shí)，物料已干燥部分構(gòu)成的骨架，其剛度下降，變得有粘性而塌陷，封閉了已干燥部分的海綿狀微孔，阻止了升華繼續(xù)進(jìn)行，這時(shí)如果供熱過量，產(chǎn)品將融化報(bào)廢。升華中熱量的獲得是由干燥倉中的加熱板以輻射的形式傳導(dǎo)給被干燥物。加熱板的溫度是根據(jù)干燥物的允許最高溫度以及傳熱系數(shù)，按照干燥過程的加熱曲線而精心控制的，這種曲線 稱為冷凍干燥曲線（簡(jiǎn)稱凍干曲線），選擇合適的凍干曲線是冷凍干燥工藝的關(guān)鍵。五、物料的凍干加工過程（以瑪咖為例）1 原果的檢驗(yàn)：為保證成品食品的高質(zhì)量，根據(jù)供應(yīng)原料的成熟度、顏色及原料的品質(zhì)、外觀、大小等因素驗(yàn)收。2 原料的貯藏原料驗(yàn)收后，若收購量太大，經(jīng)初加工后，可放在庫溫為 01冷庫中貯存，貯存期間不允許溫度升高，溫度可用溫度檢測(cè)裝置控制。 3 生產(chǎn)工藝（僅供參考）初加工：原料整理：去除雜物去除損傷嚴(yán)重、腐爛、變色的原料流水清洗去除異物精加工：消毒分級(jí)切片或切粒瀝水：自然瀝水（或用離心機(jī)脫水）計(jì)量裝盤（每盤裝入一定重量的物料，并鋪平物料，厚度均勻一致）裝車凍結(jié)：料架車入凍結(jié)間凍結(jié)（34h，物料心部溫度達(dá)到-25以下）冷凍干燥：料架車快速入倉真空冷凍干燥（按干燥曲線進(jìn)行）干燥完畢料架車出干燥倉進(jìn)入卸料間卸料并暫存（保含一個(gè)均濕工藝）后處理：品質(zhì)檢驗(yàn)金屬檢測(cè)：（在敏感度能去除直徑為 0.5mm 的金屬物）分檢 第三部分 真空冷凍干燥成套設(shè)備介紹食品真空冷凍干燥設(shè)備是在廣泛吸收國外先進(jìn)技術(shù)和同類產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國情自行研制開發(fā)的產(chǎn)品。其特點(diǎn)是各系統(tǒng)優(yōu)化配置，整體設(shè)計(jì)方案合理、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)。設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、能耗低、操作簡(jiǎn)單、維修方便，廣泛用于各種農(nóng)副產(chǎn)品的深加工和生化制品的生產(chǎn)。食品真空冷凍干燥設(shè)備是由 1 臺(tái) 200 平方米凍干機(jī)及相應(yīng)的制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等組成。同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品種類的不同配套預(yù)凍結(jié)設(shè)備。一、凍干機(jī)凍干機(jī)是物料進(jìn)行凍干加工的真空容器。物料經(jīng)前處理、預(yù)凍結(jié)后送入凍干機(jī)，在真空條件下加熱，物料中水分吸熱升華逸出，并經(jīng)冷阱凝結(jié)在冷管上，從而使物料干燥。凍干機(jī)是由一臺(tái)干燥倉體、一套加熱板組件和兩臺(tái)冷阱以及承載物料的小車、托盤組成，再配套相應(yīng)的真空、加熱、制冷、電控、除霜、物料運(yùn)輸、氣動(dòng)等系統(tǒng)。二、真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)的作用是在物料進(jìn)倉后對(duì)干燥倉迅速抽空，并在凍干過程中維持和控制干燥倉內(nèi)真空度。對(duì)含冷阱的凍干機(jī)，真空泵抽除的氣體主要是不可凝結(jié)氣體和極微量的水蒸汽。大抽速的預(yù)抽機(jī)組能將凍干機(jī)在 15130 分鐘內(nèi)從大氣壓抽至 133 帕，防止凍結(jié)的食品表面融化；維持機(jī)組則維持干燥倉的真空度，并通過冷阱和氣調(diào)閥門調(diào)節(jié)凍干機(jī)倉內(nèi)的真空度。凍干成套設(shè)備真空系統(tǒng)分別由一套預(yù)抽機(jī)組和一套維持機(jī)組及配套的真空管道、真空閥、法蘭、接頭和控制元件等組成。預(yù)抽機(jī)組和維持機(jī)組均采用旋片泵+羅茨泵的形式，可以相互切換，均具有高效率、低能耗、長(zhǎng)壽命、低噪音的特點(diǎn)。保證符合食品衛(wèi)生的運(yùn)行環(huán)境。三、制冷機(jī)組制冷設(shè)備所用的冷媒有兩種，一種以氨為冷媒，一種以氟利昂為冷媒，我單位均可以配套供應(yīng)相應(yīng)制冷設(shè)備，下面以氟利昂為冷媒的制冷設(shè)備為例介紹如下：為冷阱配套的制冷系統(tǒng)組成氟利昂?jiǎn)螜C(jī)雙級(jí)并聯(lián)機(jī)組+桶泵+蒸發(fā)式冷凝器，壓縮機(jī)為復(fù)盛 雙級(jí)壓縮機(jī)，桶泵供液，R22,工況：-40 /+35；四、 加熱系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)凍干過程要求加熱系統(tǒng)具有強(qiáng)大的加熱功率，精確的溫度控制能力和較快的升溫速率和 降溫速率。加熱板必須在短時(shí)間內(nèi)迅速升到最高溫度，在凍干初期的等速升華干燥階段，還要求加熱板給物料提供足夠多的熱量，滿足最大升華速率要求；在減速升華干燥階段，要求 加熱板控溫精確，熱慣性?。辉诟稍锝Y(jié)束時(shí)，要求加熱板有較大的降溫速率。加熱系統(tǒng)重要性能指標(biāo)還有加熱板溫度均勻性，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，要求加熱板對(duì)物料 加熱均勻，這是影響生產(chǎn)率和單位產(chǎn)品綜合能耗的重要環(huán)節(jié)。我們可以為客戶提供以下服務(wù)：1、凍干工廠的總體設(shè)計(jì)方案2、真空冷凍干燥設(shè)備布置圖設(shè)計(jì)方案3、凍干工廠的工藝流程設(shè)計(jì)和凍干成套設(shè)備各系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)。4、根據(jù)用戶實(shí)際生產(chǎn)要求，在設(shè)備保質(zhì)期內(nèi)分期為用戶提供多種食品的凍干曲線。5、提供產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)、凍干工藝實(shí)驗(yàn)方法。我們對(duì)客戶的售后服務(wù)承諾：1、質(zhì)量保證期限：設(shè)備安裝調(diào)試合