真空冷凍干燥技術國內研發(fā)逐漸走向成熟
冷凍干燥機(凍干機)由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、電器儀表控制系統(tǒng)所組成。主要部件為干燥箱、凝結器、冷凍機組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。冷凍干燥簡稱凍干，就是將含水物質，先凍結成固態(tài)，而后使其中的水分從固態(tài)升華成氣態(tài)，以除去水分而保存物質的方法。凍干機起源于19世紀20年代的真空冷凍干燥技術經(jīng)歷了幾十年的起伏和徘徊后，在最后的20年中取得了長足進展。進入21世紀，真空凍干技術憑借其它干燥方法無法比擬的優(yōu)點，越來越受到人們的青睞，除了在醫(yī)藥、生物制品、食品、血液制品、活性物質領域得到廣泛應用外，其應用規(guī)模和領域還在不斷擴大中。為此，真空冷凍干燥必將成為21世紀的重要應用技術。
近年來，真空冷凍干燥技術在我國有了較快的發(fā)展，但與國外相比，還有一定差距，本文從該技術國內外發(fā)展狀況及應改進的幾個方面入手，對這一技術進行剖析。
發(fā)展態(tài)勢產(chǎn)量遞增速度每年達30%
真空冷凍技術簡稱為凍干技術。國家質檢總局鍋爐壓力容器檢測研究中心主要從事真空冷凍干燥過程優(yōu)化研究的專家介紹，凍干原理是在真空狀態(tài)下，利用升華原理，使預先凍結的物料中的水分不經(jīng)過冰的融化直接以冰態(tài)升華為水蒸氣而除去，從而獲得干燥制品的技術。實踐表明，真空冷凍干燥脫水技術是一項適用于果蔬、肉類、水產(chǎn)、藥品的護色、保鮮、保質及保持營養(yǎng)成分的高新加工技術。
據(jù)統(tǒng)計，目前美國年消費凍干食品500萬噸，日本160萬噸，法國150萬噸，其他國家的消費數(shù)量也在逐年攀升。如今，凍干食品在國際市場上的產(chǎn)量以每年30%的速度遞增。
我國在凍干方面的研究起步較晚。近年來一些科研單位對某些產(chǎn)品進行了工藝研究。東北大學已成功研究了人參凍干工藝；四川大學研究了牦牛肉的冷凍干燥工藝。如今，隨著我國消費者對凍干產(chǎn)品需求量的逐年增大，凍干設備也有了較大的發(fā)展。
專家介紹，由于真空冷凍干燥是在低溫、高真空狀態(tài)下進行，物料中的水分直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，因而可以最大限度地保持被干物料的細胞活性以及被干物料的色、香、味、形和營養(yǎng)成分，而且復水性能好。凍干食品則是采用現(xiàn)代脫水技術與工藝加工而成的集方便、保健、純天然為一體的高品質綠色食品。從而避免了傳統(tǒng)脫水方法帶來的變色、變味、成分流失及無法還原等缺點。
國內現(xiàn)狀整體設計及控制水平有所提高
凍干食品品質的優(yōu)劣，除了與工藝有關，在很大程度上取決于食品凍干設備。食品凍干機主要包括對物料進行凍結的凍結庫和升華脫水的干燥倉及真空、制冷及加熱等輔助設備。專家談到，世界較為先進的凍干機主要包括：丹麥阿特拉斯的RAY型間歇式和CON-RAD型連續(xù)式凍干機，日本―0共和真空株式會社的無隔離干燥過程水氣凝結器除冰再生技術和TL型液體食品密閉系統(tǒng)管式凍干機。
此外，早在十多年前在保加利亞成立的，以研究宇航食品、保健食品和營養(yǎng)食品為主要方向的低溫生物學和冷凍干燥技術研究所的科研實力也極為雄厚。
近年來，國內食品凍干機發(fā)展較快，生產(chǎn)廠家較多，質量、性能及規(guī)格型號各不相同。20世紀50年代初期，武漢及北京等生物制品研究所先后進口了一批凍干機；20世紀60年代北京、天津、南京、上海及大連等地相繼建立了一些實驗性凍干食品生產(chǎn)廠家，并先后仿制了一批凍干機。其特點是整體式，擱板溫度不均勻，手動操作，能自動記錄；20世紀70年代湖北自行設計了一種凍干機，采用單機雙級壓縮機，可在箱內加蓋瓶塞；上海則建立了年產(chǎn)300噸的中等規(guī)模的凍干車間。
為加快我國凍干技術的發(fā)展，機電部將工業(yè)真空冷凍干燥機列入1986年工業(yè)技術發(fā)展基金項目，由華中理工大學承擔并與浙江真空設備廠協(xié)作進行研制，產(chǎn)品于1989年通過部級鑒定，該機結構緊湊、功能齊全、擱板間距可調，采用微機程控。
真空冷凍干燥技術在生物工程、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、材料科學和農(nóng)副產(chǎn)品深加工等領域有著廣泛的應用。藥品冷凍干燥包括西藥和中藥兩部分。西藥冷凍干燥在國內已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，很多較大型的制藥廠都有冷凍干燥設備。在中藥方面，目前還只局限在人參、鹿茸、山藥、冬蟲夏草等少量中藥材的凍干，大量的中成藥還沒有采用凍干工藝，與國外差距較大。 在生物技術產(chǎn)品領域，凍干技術主要用于血清、血漿、疫苗、酶、抗生素、激素等藥品的生產(chǎn)；生物化學的檢查藥品、免疫學及細菌學的檢查藥品；血液、細菌、動脈、骨骼、皮膚、角膜、神經(jīng)組織及各種器官長期保存等。
到目前為止，國內涌現(xiàn)了一批制作精良、性能高端的凍干機制備制造商，其中上海東富龍、北京博醫(yī)康、千山遠東等廠商專注于研發(fā)凍干機生產(chǎn)制造工藝，其生產(chǎn)的凍干機質量性能方面已達到國際先進水平。
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