开创我国连续式食品冷冻干燥装置的新时代

项目介绍：

*品质优良的冻干食品是现代人类社会的必需食品

*食品冷冻干燥是一项经济效益十分可观的项目

*DG3 系列大型连续式食品冷冻干燥装置以其卓越的品质和连续/间歇并用的优良性能在国内外同行业中独树一帜，是进口和国产间歇式食品冷冻干燥装置的替代产品

*成套设备在公司实验室进行试生产调试后模块化供货同时为用户操作人员免费进行理论和操作培训。

1.国内外冷冻干燥技术发展概况

1.1 概述

   食品保鲜技术已有数千年历史,经过漫长的历史演变,人类在实际生活中发明了各种保鲜方法,如干制(晒干)、腌渍（盐制）、熏制（烟熏）、罐装（罐头）、冰鲜（冰藏）等等。随着现代科学技术的发展，制冷技术、冷冻干燥技术、电磁波技术和化学保鲜技术以及完善的冷链技术广泛应用于食品保鲜领域；易腐食品经冷却（预冷）、冻结、冷藏、冷冻干燥，其保鲜期大大延长；这不仅为现代社会的“美味佳肴”提供必需的新鲜食品，而且为推进食品流通技术现代化提供了可靠的技术和设备装备。

１．2 国外冷冻干燥技术发展概况

冷冻干燥技术发明于1811年。最早应用于生物材料、生物器官及细菌的干燥。20世纪初用于医药界，如卫生棉纸、药品、微生物产品的保存。40年代才开始应用于食品加工。

50年代英国人采用加速冻干法（AFD）加工冻干食品。丹麦阿特拉斯公司制造了第一代冷冻干燥设备采用了蒸汽喷射泵系统。60年代采用干式冷凝器取代了蒸汽喷射。此后随着间歇式冷冻干燥设备的完善，又开发了连续式冷冻干燥设备。

经过近50年的发展，冷冻干燥技术有了很大进步。各国专家在综合研究了各种冷藏方法优缺点的基础上，对食品冷冻干燥过程中所发生的物理变化、生物化学变化以及在真空低温条件下传质、传热、水蒸汽凝结等理论进行了进一步研究并取得了重大进展，在实际中获得了广泛应用。冻干食品在国际市场已占有一定份额。随着冻干技术的进步和冻干食品成本降低及其品质优越于热风干燥而越来越被人们所认识，由原来的“梦想食品”逐渐变成“现实食品”，其销量越来越大。

目前代表世界冻干设备先进技术水平的企业有：英国爱德华真空设备公司（ADWADS）、美国赫尔公司（HULL）、德国芬纳昆公司（FINNKOAL）、丹麦阿特拉斯公司（ATLAS）和日本共和真空株式会社。

1.3       国内冷冻干燥技术的发展概况

1953年国内开始应用冷冻干燥技术生产生物制品如疫苗、血浆等，此后1965年在上海，1967年在辽宁开始冻干食品的研究和生产。70年代在上海兴建了冻干食品加工厂。

进入80年代，我国冻干食品的生产有了较大发展。山东等地引进国外冷冻干燥设备生产葱、姜等食品，取得了良好的经济效益。

改革开放以来，我国冻干技术取得世人瞩目的进步。随着农产品工厂化加工的发展，作为食品流通领域先进的保鲜技术――冷冻干燥技术自80年代以来有了长足的发展，初步具备了一支高素质的科研队伍和科技开发能力，并形成了产业规模，研究生产出一大批替代进口产品，为发展我国的食品深加工做出了贡献，但就其总体技术水平而言，与国外先进技术相比还存在着一定差距，需要我们在今后若干年内做出艰辛努力。我们相信，我们有能力达到国际先进水平。

1.4       我国冻干食品发展前景

　我国是一个农业大国，随着种植业和养殖业的发展，农产品的产量和品种逐年增加，特别是水产类、肉禽类、果蔬类等食品的产量位居世界前列。发达国家农副产品深加工率一般在70%以上，有些国家高达92%，而我国仅为20%左右，也就是说发达国家将农业总产值翻了一番至二番。因此在农产品深加工方面我国还远远落后于发达国家。

食品冷冻干燥技术是一项综合性高新技术，它涉及到传热学、工程热力学、流体力学、材料力学、食品工艺学、电工学等学科以及食品加工、制冷工艺、计算机、自动控制、机械、真空、电气、给排水、供热、输送等专业。

随着冷冻干燥技术日益完善，冻干食品的成本进一步降低。冻干食品因其高质量和高附加值被人们所接受，在国际市场占有一定比例。1999年外商在我国收购冻干食品价格（人民币元/公斤干品）：牛肉130，羊肉180，胡萝卜块130，大葱140，枸杞240，菠菜160，香菜200，蘑菇片260，草莓180，草莓粉270，洋葱130，青辣椒190，红辣椒210，大蒜片65－100，蒜苔130，百合200。

  据统计，到2010年我国方便面辅料约需4万吨，加上快餐业、配送业、汤料业、饮料业及野外工作、部队、旅游、探险、航天、儿童食品、保健食品等方面需求，其需求量将会大幅度增加，给冻干食品的推广普及提供了广阔的市场。

因此，开发国内外市场、提高冻干食品的加工能力，将为您创造可观的经济效益。

2.       食品冷冻干燥原理

冷冻干燥又称升华干燥、真空冷冻干燥，即首先将被干燥物冻结到-18℃ ～ -30℃使其内部水分固定在最初位置上并形成均匀的冰结晶，然后在设定的真空和加热条件下使冰直接升华为水蒸汽除去物料内部水分从而获得优质干燥物的方法。

水具有三种聚集态，即液态（水）、气态（水蒸汽）和固态（冰），如图2－1所示。

在一个大气压下，液态水在100℃沸腾变成气态――水蒸气。当温度低于0℃时，液态水开始结冰成固态。当压力降低到一定值时，沸点与冰点相重合，固态冰不经液态而直接升华成气态――水蒸气，此时的压力称为三相点压力，相应的温度为三相点温度，即图2-1中的A点，我们称它为三相点。水的三相点压力Po＝610.5Pa，三相点温度 t0＝＋0.0098℃。  

如图2－1所示，AB曲线为冰气共存线，称为升华曲线，当压力低于三相点压力时，直接升华成水蒸气，此阶段为真空冷冻干燥范围。AC曲线为冰水共存线，称为融解曲线，当压力为大气压力，温度低于0℃时，液态水结成固态冰。此阶段为食品冻结。在真空状态下（低于大气压力）的冻结过程称为真空冻结。AD曲线为水气共存线，称为蒸发曲线或冷凝曲线。当压力达到2400Pa（18mmHg）温度为4℃时，吸收汽化潜热697.8W（600Kcal/kg），此阶段称为真空预冷。应用这一原理，将汽化潜热直接供给冻结食品，使冻结食品吸收冷凝热融解的过程称为真空解冻。因此食品预冷、冻结与解冻、冷冻干燥技术原理均可在水的相图中进行描述。

3.     冻干食品具有哪些优点？

采用冷冻干燥法制成的冻干食品具有如下优点：

（1）       可再构成性能好、复水速度快。无论冷水或热水均可使食品迅速复水，即通过脱水过程的可逆循环产品恢复到初始状态，为任何干燥方法所不及。

（2）       在冷冻干燥过程中食品不会因较强的水表面张力而干缩，亦不会由于水份的移动造成盐的集聚或浓缩使其变性，故食品表面无干裂、硬化等现象。

（3）       由于食品在低温、低氧的状态下进行干燥，因而最大限度地保持了食品的色、香、味，其内部组织结构、成分均不被破坏。

（4）       冻干食品的含水率一般为3%左右，对微生物、生物化学和化学变化保持相对稳定，故无需冷藏，即可在常温下运输和贮藏。

（5）       食品始终处于低温、低氧和密闭状态下，可以避免交叉污染、吸潮和氧化。

（6）       在冷冻干燥过程中，食品产生大量气孔呈皱缩状，重量减少70%－90%，既可节省包装材料，又便于运输，特别适宜空运。

4.     哪些食品适宜冷冻干燥

下列食品宜加工成冻干食品：

（1）       饮品类：咖啡、茶、速溶果汁、菜汁等；

（2）       蔬菜类：香葱、各种蕈类、菠菜、香菜、胡萝卜、土豆块、辣椒、豌豆、洋葱、番茄汁、南瓜、蒜苗等；

（3）       水果类：香蕉、草莓、桃、杏、荔枝、龙眼、柠檬、果冻、果汁、梨片、鲜枣等；

（4）       水产类：对虾、贝类、银鱼、甲鱼、鱼片、蟹肉、金枪鱼等；

（5）       肉禽类：牛肉、猪肉、羊肉、鹿肉、兔肉、蛋粉、鸡肉、鹅肉、鸭肉、蛋白料、蛋黄粉等；

（6）       汤料类：罗宋汤、酸辣汤、三鲜汤等各种汤料原料；

（7）       中草药：人参、枸杞、百合、牛蒡、山药等；

（8）       调味品：辣根、芥茉、姜粉、蒜粉等。

应用范围

冻干食品完全符合目前世界食品工业发展的三大趋势，即绿色食品、方便食品、保健食品。

绿色食品：由于全球环境状况日益恶化，化肥、农药、添加剂的广泛使用，人类健康面临着巨大挑战，随着人们自我保护意识增强，无污染、无添加剂的绿色食品倍受欢迎。

方便食品：由于人们工作和生活节奏加快，快捷、方便、省时、省力的方便食品倍受青睐，逐渐成为人们日常的优选食品。

保健食品：随着世界经济的快速发展，人们生活水平不断提高，具有保健功能的食品销量日趋增加。

冻干食品以其优秀品质保持了绿色食品、方便食品、保健食品的诸多特点，必将给世界食品工业增添新的活力！

在方便食品类中，方便面、方便米饭的配料已采用冻干食品如肉丁、水产、蔬菜。

在汤料食品类中，各种冻干食品配制的各种汤料，用开水冲喝，既美味可口，又方便卫生。

速溶饮品类中，速溶奶粉、速溶咖啡，速溶菜、速溶菜汁粉、速溶果汁等均采用冻干技术制成，具有原汁原味原营养，保持期长、饮用方便等特点。

根据人体营养需求，将各种蔬菜配制成冻干颗粒蔬菜，特别适宜儿童、老人、病人食用。

冻干中药材、藏药、蒙药以及冻干蛇胆粉、蜂王浆粉、蜂胶粉、林蛙粉等保健食品受到欢迎。

对于边防部队、野外工作者、军需、战备储备等冻干食品为最佳选择。

冻干果蔬脆片，以其既脆又酥、色、香、味俱全及保质期长等优秀品质，令采用其它工艺制造果蔬脆片望尘莫及！

5．冻干食品加工工艺流程由以下工序组成

　　冻干食品加工工艺流程由以下工序组成

　　在实际工程中，按上述工艺流程布置的设备平面如图5-1所示。平面布置原则应满足IQF单体快速冻结或冻结间较慢冻结以及三种装料方式，即精加工后装料冻结间冻结、IQF单体速冻后装料和冷藏装料。

                图5-2连续式食品冷冻干燥装置平面布置示意图（地车输送）

说明：1.A适宜慢速冻结的产品精加工后直接装料进入冻结间冻结。

2.B单体快速冻结（IQF）产品入庫冷藏待冻干或直接装料冻干。

3.C冷藏后的产品在装料间装料冻干。

6　兴建冻干食品加工厂需要哪些成套设备

　兴建食品冷冻干燥加工厂包括以下成套设备：

（1）   制冷系统
R717系统：螺杆压缩机及辅助设备、管道、阀门、支架等。
R22系统：螺杆压缩冷凝机组及管道、阀门等。

（2）   冻结系统
常规冻结间：硬质聚氨脂夹芯板、全铝空气冷却器、地轨。
IQF速冻机：DL 系列全流态化单体快速冻结装置、DQ系列前处理联合生产线。

（3）   冻干系统
干燥仓：圆形仓或矩形仓等。
干燥板组：铝合金加热板组及管道。
水汽凝结器组：内置式或外置式水汽凝结器等。

（4）   加热系统
加热组件：加热罐等。
冷却组件：冷却罐等。

（5）   真空系统
真空泵组：主泵或维持泵组等。
破空组件：破空阀等。

（6）   控制系统
程序系统：PLC可编程序控制器、各种仪表仪器及显示屏幕。
电气控制：控制柜、各种开关、电器等。

（7）   融冰系统
融冰组件：融冰罐等。
排水组件：水泵等。

（8）   液压气动系统
液压组件：液压中心站及液压元件。
气动系统：气体压缩机及气动元件。

（9）   称重系统：
称重组件：标定部件、电子测量部件。
显示组件：逻辑计算机、一次显示屏幕。

（10） 输送系统：
输送组件：地车及小车。
物料加车：物料架车、物料盘。

（11） 其它成套设备蒸汽锅炉及食品加工设备、包装干燥间及除湿设备等。

7.       “冰天“牌冷冻干燥装置系列产品介绍

沈阳冰天制冷设备有限公司生产的“冰天“牌冷冻干燥装置由以下系列产品组成：

（1）    DG1　系列食品冷冻干燥试验机

该系列产品共有四种规格，即DG1－0.3、DG1-0.5、DG1-1.0、DG1-1.5。主要用于获取食品冻干曲线以指导大型冷冻干燥装置的规模化生产。其加热方式采用电加热辐射传热，并将食品冷冻干燥全过程参数记录打印，如：加热板温度、真空度参数、产品温度、水汽凝结器冷凝温度等。 依据该机描绘的最佳冻干曲线，可以预测食品冷冻干燥成本，筛选最佳加工工艺和指导优化各种冻干操作，从而获取最佳经济效益。

（2）    DG2系列间歇式食品冷冻干燥装置
     DG2 系列间歇式食品冷冻干燥装置包括以下四种规格：
          DG2-50、DG2-75、DG2-100、DG2-150。  
　　　　　　DG2-50以下规格在干燥周期结束后水汽凝结器方可除冰。
      　　　DG2-75以上规格在干燥周期过程中水汽凝结器可以交替连续除冰。冷凝效果好、干燥时间短、生产效率高。

　　　　　　主要特点：
　　　　　　　·适用于小批量多品种生产，大批量生产时需多台设备；
　　　　　　　·多台运行时其中一台出现故障，不影响其它设备运行；
　　　　　　　·采用可调节温度带和可调节真空度操作，加热温度均匀，正品合格率高，
既可以干燥固体颗粒食品，又可以干燥浆状类食品；  
　　　　　　　·优秀的矩形仓结构，空间利用率高，设有检修通道。一端进料，另一端出料，直线形输送，有利于车间布置，同时避免交叉污染；
　　　　　　　·取消传统的复杂吊轨结构，采用地车输送方式，结构简单，操作灵活方便； 　　　　　　　·自动连续融冰使水汽凝结器始终处于高效换热状态，捕水能力强，升华速率高； 　　　　　　　·成套设备在公司实验室进行生产调试，合格后供货。在调试过程中对用户操作人员免费进行理论和实际操作培训；
　　　　　　　·成套设备模块化供货，现场安装时间短。

（3）    DG3系列大型连续式食品冷冻干燥装置

DG3系列大型连续式食品冷冻干燥装置是在综合了国内外先进技术的基础上完全靠自主创新能力自主研制的一种性能先进的新型食品冻干装置。该装置以其卓越品质和连续间歇并用的优良性能在国内外同行业中独树一帜！是间歇式冻干装置的替代产品！并获得国家实用新型专利，于2003年5月通过省级产品技术鉴定。

装置主要特点：

·大批量生产时采用连续式操作，小批量多品种生产时采用间歇式操作，切换自如，一机多用，适用性强。

·采用自动称重系统准确判断食品干燥时间和干燥程度，有效防止因干燥时间短食品含水率高而不合格或因干燥时间过长而耗能高；

·采用若干可调节温度带适用于连续运行，采用一个温度带适用于间歇运行，既可以干燥固体颗粒食品，又可以干燥浆状类食品，加热温度特别均匀，正品合格率高；

·连续式操作省去了间歇式操作仃机装卸料、破空、融冰、冷却、二次加热、制冷、真空等环节，设备利用率高。与间歇式比较装机功率低21%～30%，配套冷量低40%，单位耗能低25%以上。生产能力是间歇式的1.5～2.0倍；

·取消传统的复杂吊轨结构，采用地车输送方式，结构简单，操作灵活方便；

·矩形仓结构，设有检修通道，物料从一端进，从另一端出，直线形输送，有利于车间布置，以提高装置运行的可靠性；

·控制系统采用进口或国产优质元件组装，运行可靠，并设有故障监视系统和备用系统，以提高装置运行的可靠性；

·外置式或内置式水汽凝结器交替连续融冰保证装置连续运行，使水汽凝结器始终处于高效换热状态，捕水能力强，产品升华速率高；

·成套设备在公司实验室进行试生产调试，合格后供货。在调试过程中对用户操作人员免费进行理论和实际操作培训。

·成套设备模块化供货，现场安装时间短。

8.      连续式和间歇式冷冻干燥装置比较

9.      兴建冻干食品加工厂投资预算及生产成本概算

说明：1.本概算是依据某地区实际情况进行计算的。用户可参考并按本地区实际详细计算；

　　　2.用户可按自身情况选择加工能力和设备，具体情况具体分析调整。

10.结束语

　　综上所述，食品冷冻干燥是一个经济效益十分可观的项目，具有投资适中，投资回报期短、见效快、效益显著等特点。特别是对于已经具备冷冻冷藏能力的用户只需增加冷冻干燥设备即可获得高利润回报。

　　冰天人欢迎您咨询，期待着与您合作！ 　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　沈阳冰天制冷设备有限公司