Vakuumtrocknung wird in der Lebensmittelindustrie häufig eingesetzt. In den letzten Jahren sind mit der Kombination von Vakuumtechnologie, Mikrowellenheiztechnologie und anderen Trocknungstechnologien einige neue Arten von Vakuumtrocknungsgeräten entstanden.0.
Einführung: Derzeit ist ein wichtiger Entwicklungstrend in der Lebensmittelverarbeitungstechnologie * große Grenzen, um den Nährwert und den Geschmack von Lebensmitteln zu gewährleisten, und die Wahl der Trocknungstechnologie und -ausrüstung hat einen großen Einfluss auf den Nährwert, die Farbe und den Geschmack des Lebensmittelprodukts. Die Lebensmitteltrocknung weist viele mit „Lebensmitteln“ verbundene Eigenschaften auf. Es unterscheidet sich von der Trocknung chemischer Produkte. Ersteres muss Lebensmittelhygiene, Nährstoffverlust, Farb- und Geschmacksveränderungen usw. berücksichtigen. Die Lebensmitteltrocknung unterscheidet sich von der Trocknung medizinischer Produkte, da es sich bei Lebensmitteln oft um ein Produkt mit geringem Mehrwert handelt und Medikamente im Allgemeinen Produkte mit hohem Mehrwert sind. Ersteres muss die Wirtschaftlichkeit des Trocknungsprozesses berücksichtigen. In Bezug auf „Qualität und Wirtschaftlichkeit“ hat die Lebensmitteltrocknungstechnologie und -ausrüstung in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht, und die Kombination aus Vakuum und anderen Trocknungsmethoden oder Heiztechnologie hat dem Vakuumtrocknungsgerät eine neue Konnotation und Vitalität verliehen.1.
Die Eigenschaften der Vakuumtrocknung von Lebensmitteln: Die Vakuumtrocknung basiert auf dem Grundprinzip, dass der Sättigungsdampfdruck von Wasser eng mit der Temperatur zusammenhängt. Unter Vakuumbedingungen sinkt der Siedepunkt von Wasser. Das heißt, durch den Betrieb unter Vakuum, also bei niedrigen Temperaturen, kann die Zerstörung von Nährstoffen wie Vitaminen bei hohen Temperaturen vermieden und gleichzeitig die Trocknungsgeschwindigkeit erhöht werden. Darüber hinaus ist in einem Vakuumsystem der Luftgehalt pro Volumeneinheit geringer als in der Atmosphäre. Das Trocknen von Lebensmitteln in dieser relativ sauerstoffarmen Umgebung kann die Oxidation von Fett, die Bräunung von Pigmenten oder andere oxidative Schäden in Lebensmitteln reduzieren oder sogar vermeiden. Daher kann durch Vakuumtrocknung eine bessere Lebensmittelqualität erzielt werden.
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Herkömmliche Vakuumtrocknungsgeräte werden häufig in der Lebensmittel-, Pharma-, Chemie- und anderen Industrie eingesetzt. Auch in China wurden verschiedene Vakuumtrocknungsgeräte entwickelt und eingeführt, deren Bauformen vielfältig sind. Zu den in der Lebensmittelindustrie am häufigsten verwendeten Formen gehören hauptsächlich Kasten-, Doppelkegel-Vakuumtrockner, Bandvakuumtrockner usw. Diese traditionellen Vakuumtrocknungsgeräte verwenden hauptsächlich Heißluft, Dampf oder Strom zum Erhitzen und übertragen Wärme von der Außenseite in das Innere des Materials durch die Prinzipien der Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung.
2.1 Box-Vakuumtrockner Die Box-Vakuumtrocknung ist die älteste und einfachste Art von Vakuumtrockner. Im Inneren der Vakuumtrockenkammer befinden sich mehrere hohle Heizplatten. Im Allgemeinen wird zum Erhitzen Dampf durch die Heizplatten geleitet, es können jedoch auch elektrische Heizungen oder andere Strahlungsheizungen verwendet werden. Die Materialien werden in einer Metallschale auf der Heizplatte platziert. Die Wärme wird in das Innere der Materialien geleitet, wodurch die Feuchtigkeit verdunstet. Box-Vakuumtrockner werden heute noch häufig in der Praxis eingesetzt und eignen sich für die Trocknung von flüssigen, breiigen, pulverförmigen und schüttfähigen Lebensmitteln.
2.2 Doppelkegel-Vakuumtrockner: Der Doppelkegel-Vakuumtrockner dreht einen konischen Behälter mit einem symmetrischen Mantel. Durch die Eigenneigung des Innenkegels wird das Material kontinuierlich gerührt. Dampf oder Heizträger werden über ein Drehgelenk auf einer Seite der rotierenden Welle zugeführt und das Material über ein Abluftrohr mit einem Filtersieb in der Mitte des anderen Endes der Welle abgeführt. Der Doppelkegel-Vakuumtrockner kann ein hohes Vakuumniveau erreichen, hat einen einfachen Innenaufbau, ist leicht zu reinigen und alle Materialien können ausgetragen werden.
2.3 Vakuumbandtrockner Der Vakuumbandtrockner besteht aus einem durchgehenden Edelstahlband, das um die Heiztrommel und die Kühltrommel gewickelt ist. Die mehrschichtige Struktur bildet den Hauptkörper des Trockners und wird dann in eine geschlossene Vakuumkammer gelegt. Die Materialien werden dünn auf der Bandheizplatte verteilt und bewegen sich mit. Aufgrund der Vakuumbedingungen befinden sich die Materialien in kochendem Zustand und schäumen auf der Heizplatte, sodass das fertige Produkt Porosität aufweist. Das gesamte System arbeitet geschlossen und mit guten Hygienebedingungen. Das tatsächliche Betriebsvakuum liegt zwischen 100 und 10 kPa und die Heiztemperatur liegt bei etwa 150 °C. Seine Betriebsbedingungen (Trocknungstemperatur und -zeit) liegen zwischen Gefriertrocknung und Sprühtrocknung. Die Qualität des Endprodukts kommt der der Gefriertrocknung sehr nahe, die Gefriertrocknung erfolgt jedoch im intermittierenden Betrieb, während der Vakuumbandtrockner kontinuierlich arbeitet. Es eignet sich besonders zum Trocknen hitzeempfindlicher und stark oxidierter Lebensmittel. Es kann für flüssige oder pastöse Materialien verwendet werden. Es wird häufig in Lebensmitteln zum Trocknen von Orangensaft, Tomatensaft, Instanttee usw. verwendet.
2.4 Vakuum-Trommeltrockner Der Vakuum-Trommeltrockner verschließt die Trommel in einer Vakuumkammer. Beim Vakuumtrommeltrockner müssen Zuführung, Entladung und Schaben von außerhalb der Trockenkammer gesteuert werden, sodass die Trocknungskosten sehr hoch sind. Daher kann es nur zum Trocknen sehr hitzeempfindlicher Lebensmittel wie Fruchtsäfte, Hefe, Babynahrung usw. verwendet werden.
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Neue Fortschritte bei Vakuumtrocknungsgeräten: Herkömmliche Vakuumtrocknungsgeräte nutzen zum Erhitzen meist Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung, was langsam und nicht gleichmäßig ist. In den letzten Jahren haben Forscher die Vakuumtechnologie mit der Mikrowellenheiztechnologie und anderen Trocknungstechnologien kombiniert und so einige neue Arten von Vakuumtrocknungsgeräten hervorgebracht.
3.1 Vakuumgefriergetrocknetes Wasser hat drei Aggregatzustände, nämlich flüssig, fest und dampfförmig. Wenn der Druck weiter sinkt, ändert sich der Gefrierpunkt kaum, während der Siedepunkt immer niedriger wird und sich dem Gefrierpunkt immer nähert. Wenn der Druck auf einen bestimmten Wert sinkt, verbindet sich der Siedepunkt mit dem Gefrierpunkt und festes Eis kann sich direkt in Dampf verwandeln, ohne den flüssigen Zustand zu durchlaufen. Der Tripelpunktdruck von Wasser beträgt 610,5 Pa und die Tripelpunkttemperatur beträgt 0,0098℃. Wenn der Druck niedriger als der Tripelpunktdruck ist, kann festes Eis Wärme absorbieren und sich direkt in gasförmigen Wasserdampf umwandeln. Genau hier liegt das Prinzip der Gefriertrocknung. Bei der Vakuum-Gefriertrocknung wird das Produkt in einer Vakuumkammer zwischen zwei Heizplatten platziert. Um eine gleichmäßige Trocknung zu gewährleisten, wird eine Niedertemperatur-Ferninfrarotheizung eingesetzt. Die Temperatur der Heizplatten wird entsprechend der Heizkurve des Trocknungsprozesses präzise gesteuert. Die Wahl des Vakuumgrades sollte sicherstellen, dass die gesamte Feuchtigkeit während des gesamten Trocknungsprozesses in Eisform verbleibt und sich nicht auflöst. Für die meisten Gemüse- und Fleischsorten ist ein Vakuum von 0,5 bis 1 Pa geeignet, was einer Sublimationstemperatur von etwa 25 °C entspricht. Da vakuumgefriergetrocknete Lebensmittel bei sehr niedriger Temperatur dehydriert werden, ist der Verlust an Nähr- und Geschmacksstoffen in den Lebensmitteln minimal, wodurch der ursprüngliche Nährwert und Geschmack weitestgehend erhalten bleibt. Es verfügt über hervorragende Rehydrierungseigenschaften und kann innerhalb von Sekunden bis Minuten wiederhergestellt werden. Farbe, Geschmack und Form entsprechen im Wesentlichen denen frischer Produkte. Es gibt viele vakuumgefriergetrocknete Produkte: Kaffee, Instanttee, Fruchtsäfte, Kräuter usw. Bei Gemüse gibt es Frühlingszwiebeln, Knoblauch, Ingwer, Pilze, Fleisch, Jakobsmuscheln usw. Die Vakuumgefriertrocknung erfordert eine große einmalige Investition, die viele Lebensmittelhersteller in Kauf nimmt. Zum Beispiel die Gefriertrocknungsanlage RAY50 von ATLAS in Dänemark (mit einer Gefriertrocknungsfläche von 45 Quadratmetern)
Der angegebene Preis liegt bei bis zu 1,05 Millionen US-Dollar. Inländische Gefriertrockner stehen gerade erst am Anfang und es gibt immer noch einen erheblichen Qualitätsunterschied im Vergleich zu ausländischen Produkten. Darüber hinaus sind auch die Produktionskosten der Vakuum-Gefriertrocknung relativ hoch. Dies liegt daran, dass ein hohes Vakuum und eine niedrige Temperatur von (-25℃) aufrechterhalten werden müssen, was eine lange Trocknungszeit und einen hohen Energieverbrauch mit sich bringt. Diese Faktoren führen zu großem Widerstand gegen die Anwendung der Gefriertrocknung in der Lebensmittelindustrie.
3.2 Der Jet-Durchlauf-Vakuumtrockner wird auch als (Filtermat-Sprühtrockner) bezeichnet.
Der kontinuierliche Strahl-Vakuumtrockner, auch Filtermat-Sprühtrockner genannt, ist im Wesentlichen eine Kombination aus einem Band-Vakuumtrockner und einem Sprühtrockner. Niro
Der von der Hudson Company entwickelte Trockner hat das Trocknungsproblem klebriger Lebensmittel, wie Lebensmittelmaterialien mit hohem Zuckergehalt, hohem Fettgehalt oder hohem Säuregehalt, erfolgreich gelöst. Materialien mit hoher Viskosität haften bei der Verwendung herkömmlicher Sprühtrockner an der Wand und erschweren so das Trocknen. Während des Trocknungsprozesses wird das Material durch Druckdüsen vertikal nach unten in die Sprühtrocknungskammer gesprüht, außerdem wird heiße Luft nach unten gesprüht. Das halbtrockene Pulvermaterial sammelt sich auf dem sich bewegenden Maschenband und die Abgase werden vom Ventilator abgeführt. Das getrocknete Material bewegt sich weiter, kühlt ab und wird auf dem Maschenband gesammelt. Da im Sprühturm ein moderates Vakuum aufrechterhalten wird, muss die Heißlufttemperatur nur etwa 100 °C betragen, während die allgemeine Heißlufttemperatur für die Sprühtrocknung etwa 150 °C beträgt. Dadurch ist der Verlust an wärmeempfindlichen Materialien geringer und gleichzeitig verringert sich die Höhe im Sprühturm.
3.4 Mikrowellen-Vakuumtrocknung Mikrowelle ist eine elektromagnetische Strahlungswelle mit einer Wellenlänge von 1,0 bis 0,001 Metern und einer Frequenz von 300 bis 300.000 MHz, die durchdringt. Das Prinzip der Mikrowellentrocknung ist: Der Mikrowellengenerator strahlt Mikrowellen auf die Trocknungsgüter. Wenn die Mikrowellen in das Innere der Materialien eindringen, veranlassen sie polare Moleküle wie Wasser, sich synchron mit der Frequenz der Mikrowellen zu drehen. Wenn beispielsweise Gemüseprodukte mit 915-MHz-Mikrowellen getrocknet werden, rotieren die polaren Wassermoleküle im Inneren des Gemüses 915 Millionen Mal pro Sekunde. Das Ergebnis einer solchen Hochgeschwindigkeitsrotation polarer Moleküle wie Wasser ist, dass die Materialien sofort Reibungswärme erzeugen. Dadurch erwärmen sich gleichzeitig die Oberfläche und das Innere des Materials, wodurch eine große Anzahl von Wassermolekülen aus dem Material entweichen kann und der Effekt einer Materialtrocknung erzielt wird. Herkömmliche Heizmethoden wie Dampf, Heißluft und Elektrizität übertragen Wärme von der Außenseite ins Innere des Materials durch die Prinzipien der Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. Es dauert eine gewisse Zeit, bis sich die Wärme von außen nach innen ausbreitet. Je schlechter die Wärmeleitungsleistung des Materials ist, desto länger ist die benötigte Zeit. Daher ist die Heizgeschwindigkeit langsam, die Erwärmung ungleichmäßig und der Energieverbrauch hoch. Bei der Mikrowellenerwärmung wird das zu erwärmende Objekt selbst zur Wärmequelle, man spricht daher von einer inneren Erwärmungsmethode. Mikrowellen durchdringen die Lebensmittel aus allen Richtungen und erhitzen gleichzeitig die Innenseite und die Außenseite der Lebensmittel. Es benötigt weder ein Wärmeübertragungsmedium noch nutzt es Konvektion. Gleichzeitig steigt die Innen- und Außentemperatur der Lebensmittel. Die Heizgeschwindigkeit ist schnell und gleichmäßig und erfordert nur einen Bruchteil oder einige Zehner der Temperatur herkömmlicher Heizmethoden. Es kann auch die Vitamine in Lebensmitteln sowie die ursprüngliche Farbe, das Aroma und den Geschmack von Lebensmitteln besser bewahren. Experimente haben gezeigt, dass das Chlorophyll, die Vitamine und andere Nährstoffe in sonnengetrocknetem frischem Gemüse nur 3 % erhalten bleiben, während bei luftgetrocknetem Gemüse 17 %, bei schneller Heißlufttrocknung 40 %, bei Mikrowellentrocknung 60 bis 90 % und bei vakuumgefriergetrocknetem Gemüse 97 % erhalten bleiben können. Die Mikrowellen-Vakuumtrocknung ist eine organische Kombination aus Mikrowellentechnologie und Vakuumtechnologie, die die Eigenschaften einer schnellen und gleichmäßigen Mikrowellenerwärmung und eines niedrigen Wasserverdampfungspunkts unter Vakuumbedingungen voll ausnutzt. Es handelt sich um eine vielversprechende Trocknungstechnologie. Die Mikrowellen-Vakuumtrocknungstechnologie wurde in den letzten Jahren in Frankreich, Japan und den Vereinigten Staaten vom Labor zur industriellen Produktion weiterentwickelt. Diese Technologie eignet sich sehr gut für die Tiefenverarbeitung hitzeempfindlicher Lebensmittel.
Die University of California in den Vereinigten Staaten hat mit einem bestimmten Unternehmen zusammengearbeitet, um die Mikrowellen-Vakuumtrocknung für kernlose Rosinen zu nutzen, wodurch die ursprüngliche Form und Farbe der Trauben erhalten blieb und die Mängel des traditionellen Verfahrens (Trocknung in 65 °C heißer Luft für 24 Stunden), wie etwa Veränderungen in der Produktfarbe, -form, im Geschmack und in den Nährstoffbestandteilen, vermieden wurden. Die Produktqualität wurde erheblich verbessert. Der von der French International Microwave Company hergestellte Mikrowellen-Vakuumtrockner (2450 MHz, 48 kW) hat einen Durchmesser von 1,5 Metern und eine Länge von 12 Metern in der Mikrowellen-Vakuum-Trockenkammer. Es wird zur Verarbeitung von Instant-Orangenpulver verwendet. Das Produkt behält nicht nur die ursprüngliche Farbe, das Aroma und den ursprünglichen Geschmack, sondern weist auch eine viel höhere Vitaminretention auf als die Sprühtrocknung. In den letzten Jahren gab es im In- und Ausland eine enorme Nachfrage nach hochwertigem Trockengemüse. Der Trocknungsprozess ist der Schlüssel zur Bestimmung der Qualität von dehydriertem Gemüse. Obwohl Vakuum-Gefriertrocknung zur Zubereitung von dehydriertem Gemüse mit guter Qualität eingesetzt wird, ist die Vakuum-Gefriertrocknungsausrüstung teuer und die Produktionskosten hoch. Seit den 1980er Jahren wird im Ausland Vakuum-Mikrowellen-Heißluft (45 % bis 55 %) zur Herstellung von dehydriertem Gemüse verwendet. Von der Qualität her ist es vergleichbar mit Produkten, die im Gefriertrocknungsverfahren hergestellt werden, jedoch mit geringeren einmaligen Investitionen und einer deutlichen Reduzierung der Gesamtkosten.
4 Schlussbemerkungen (1
Die Vakuumtrocknung hat eine Reihe von Vorteilen, wie z. B. eine niedrige Trocknungstemperatur, eine relative Anoxie im Trockenraum, die Vermeidung von Fettoxidation und Pigmentbräunung, was sich für die Trocknung hitzeempfindlicher Lebensmittelmaterialien eignet. Darüber hinaus sind die Geräte- und Trocknungskosten relativ niedrig, und die Vakuumtrocknung spielt bei der Lebensmitteltrocknung eine wichtige Rolle. (2
Durch die Kombination von Vakuumtrocknung mit Mikrowellen-Heiztechnologie oder anderen Trocknungsmethoden gibt es viele neue Vakuumtrocknungsgeräte, die der Vakuumtrocknung eine neue Bedeutung und Vitalität verleihen. (3
Vakuum-Mikrowellentrocknung, um die Vorteile sowohl der Mikrowellen- als auch der Vakuumtrocknung zu nutzen, ist die Trocknungstechnologie eine vielversprechende Technologie, die vorgeschlagen wird, um die Entwicklung zu beschleunigen, die Entwicklung von Vakuum-Mikrowellentrocknungsgeräten in unserem Land.
