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真空冷冻干燥技术中国智造逐渐走向成熟
发布时间:2016-07-27 点击次数:709

冷冻干燥机(冻干机)由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。冷冻干燥简称冻干,就是将含水物质,先冻结成固态,而后使其中的水分从固态升华成气态,以除去水分而保存物质的方法。冻干机起源于19世纪20年代的真空冷冻干燥技术经历了几十年的起伏和徘徊后,在zui后的20年中取得了长足进展。进入21世纪,真空冻干技术凭借其它干燥方法无法比拟的优点,越来越受到人们的青睐,除了在医药、生物制品、食品、血液制品、活性物质领域得到广泛应用外,其应用规模和领域还在不断扩大中。为此,真空冷冻干燥必将成为21世纪的重要应用技术。

    近年来,真空冷冻干燥技术在我国有了较快的发展,但与国外相比,还有一定差距,本文从该技术国内外发展状况及应改进的几个方面入手,对这一技术进行剖析。

    发展态势产量递增速度每年达30%

    真空冷冻技术简称为冻干技术。国家质检总局锅炉压力容器检测研究中心主要从事真空冷冻干燥过程优化研究的专家介绍,冻干原理是在真空状态下,利用升华原理,使预先冻结的物料中的水分不经过冰的融化直接以冰态升华为水蒸气而除去,从而获得干燥制品的技术。实践表明,真空冷冻干燥脱水技术是一项适用于果蔬、肉类、水产、药品的护色、保鲜、保质及保持营养成分的高新加工技术。

    据统计,目前美国年消费冻干食品500万吨,日本160万吨,法国150万吨,其他国家的消费数量也在逐年攀升。如今,冻干食品在市场上的产量以每年30%的速度递增。

    我国在冻干方面的研究起步较晚。近年来一些科研单位对某些产品进行了工艺研究。东北大学已成功研究了人参冻干工艺;四川大学研究了牦牛肉的冷冻干燥工艺。如今,随着我国消费者对冻干产品需求量的逐年增大,冻干设备也有了较大的发展。

    专家介绍,由于真空冷冻干燥是在低温、高真空状态下进行,物料中的水分直接从固态升华为气态,因而可以zui大限度地保持被干物料的细胞活性以及被干物料的色、香、味、形和营养成分,而且复水性能好。冻干食品则是采用现代脱水技术与工艺加工而成的集方便、保健、为一体的高品质绿色食品。从而避免了传统脱水方法带来的变色、变味、成分流失及无法还原等缺点。

    国内现状整体设计及控制水平有所提高

    冻干食品品质的优劣,除了与工艺有关,在很大程度上取决于食品冻干设备。食品冻干机主要包括对物料进行冻结的冻结库和升华脱水的干燥仓及真空、制冷及加热等辅助设备。专家谈到,世界较为先进的冻干机主要包括:丹麦阿特拉斯的RAY型间歇式和CON-RAD型连续式冻干机,日本―0共和真空株式会社的无隔离干燥过程水气凝结器除冰再生技术和TL型液体食品密闭系统管式冻干机。

    此外,早在十多年前在保加利亚成立的,以研究宇航食品、保健食品和营养食品为主要方向的低温生物学和冷冻干燥技术研究所的科研实力也极为雄厚。

    近年来,国内食品冻干机发展较快,生产厂家较多,质量、性能及规格型号各不相同。20世纪50年代初期,武汉及北京等生物制品研究所先后进口了一批冻干机;20世纪60年代北京、天津、南京、上海及大连等地相继建立了一些实验性冻干食品生产厂家,并先后仿制了一批冻干机。其特点是整体式,搁板温度不均匀,手动操作,能自动记录;20世纪70年代湖北自行设计了一种冻干机,采用单机双级压缩机,可在箱内加盖瓶塞;上海则建立了年产300吨的中等规模的冻干车间。

    为加快我国冻干技术的发展,机电部将工业真空冷冻干燥机列入1986年工业技术发展基金项目,由华中理工大学承担并与浙江真空设备厂协作进行研制,产品于1989年通过部级鉴定,该机结构紧凑、功能齐全、搁板间距可调,采用微机程控。

真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等领域有着广泛的应用。药品冷冻干燥包括西药和中药两部分。西药冷冻干燥在国内已经得到了一定的发展,很多较大型的制药厂都有冷冻干燥设备。在中药方面,目前还只局限在人参、鹿茸、山药、冬虫夏草等少量中药材的冻干,大量的中成药还没有采用冻干工艺,与国外差距较大。 在生物技术产品领域,冻干技术主要用于血清、血浆、疫苗、酶、抗生素、激素等药品的生产;生物化学的检查药品、免疫学及细菌学的检查药品;血液、细菌、动脉、骨骼、皮肤、角膜、神经组织及各种器官长期保存等。

到目前为止,国内涌现了一批制作精良、性能的冻干机制备制造商,其中上海东富龙、北京博医康、千山远东等厂商专注于研发冻干机生产制造工艺,其生产的冻干机质量性能方面已达到先进水平。

 


博医康中试冻干机;PILOT5-8M

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