真空冷冻干燥在花卉方面的应用

经过干燥、保色加工整理而成的干燥花，既存鲜花之形、色、资、韵，又取干花之经久不凋，越来越受到人们的喜爱，它非常适合于光线较暗的咖啡厅、酒店以及家庭装饰。真空冷冻干燥是近年兴起的干燥花卉的新方法，用此干燥技术干燥较大的花朵植株，能够基本保持干燥花的形状、色泽和芳香，无污染，具有深入研究的前景。 　　冷冻干燥的基本原理 　　真空冷冻干燥是先将物料冻结到共晶点温度以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后在适当的真空度下，使冰直接升华为水蒸汽。再用真空系统中的水汽凝结器（捕水器）将水蒸汽冷凝，从而获得干燥制品的技术。 　　水的相平衡关系是研究和分析含水物料冻结干燥原理的基础，当冰周围的蒸汽压低于610.5Pa时，冰加热升温可以直接升华为水蒸汽，这就是升华干燥的理论基础，真空冷冻干燥的最基本的工作原理也就在于此。 　　操作过程 　　冷冻干燥过程分为预冻、升华干燥、解析干燥3个过程。由于鲜花是由茎秆、叶、花蕊、花瓣组成，各个部分的含水率不同，若研究植株各部分的干燥效果，应首先测定各部分的含水率，并通过仪器分别测量出它们各自的共熔点和共晶点。 　　1.预冻过程 　　预冻是植株在冻结干燥之前，作为单独的操作，用一般的冻结方法预先将鲜花冻成一定的形状。在真空冷冻干燥中，材料冻结的最高温度是影响冻干产品质量及能耗的重要因素。预冻温度必须低于共晶温度，否则会造成产品表面起泡、制品收缩等不良现象发生。一般情况下，制品冷冻的最低温度低于共晶温度5～10℃即可。但冻结温度也不能制定过低，否则，就会出现投资大、能耗高等问题。 　　另外，预冻速率也是影响干燥速率和产品质量的一个重要因素。慢速冷冻时升华速率较快，快速冻结时干燥时间较长。比较合适的降温速率应该在保证物料质量不受影响的前提下，采用比较慢的降温速率。 　　2.升华干燥过程 　　要维持升华干燥的不断进行，必须满足两个基本条件，即热量的不断供给和生成蒸汽的不断排除。干燥过程是由周围逐渐向内部中心干燥的，干燥过程中的传热驱动力为热源与升华界面之间的温差，而传质驱动力为升华界面与冷阱之间的蒸气分压差，温差越大，传热速率就越快，蒸汽分压差越大，传质速率就越快。 　　在升华干燥中，加热温度不能超过物料的共熔点温度，若温度过高，导致冰晶熔化，会影响制品质量。此外，升华干燥过程中的加热方式直接影响了物料温度分布、升华界面温度、升华界面水蒸汽通量和干燥时间等重要过程参数。 　　3.解析干燥过程 　　解析干燥是升华干燥之后，去除分布在物料的基质内以游离态或结合水形式存在水分的过程。物料的解析干燥一般要依靠比升华温度高得多的温度来完成。 　　高温低压有利于解析干燥进行，对解析干燥时间不占主要地位的物料干燥，如冷冻的番茄片，其中可以冻结成冰的结构水和大量游离水，约占95%，解析干燥时间很短，冻干周期主要取决于升华干燥时间。这时，提高干燥速率的考虑措施就应以升华干燥为主。 　　无论升华干燥还是解析干燥，对冷阱温度的要求都是相似的，文献表明：当冷阱温度低于-50℃时，再过多地降低冷阱温度，对缩短干燥时间意义不大。目前，冷阱温度一般设为-45～50℃。 　　真空冷冻干燥花的过程及特点 　　1.真空冷冻干燥花的特点 　　（1）原料来源广泛，到目前为止，世界各国经常使用的干燥花植物种类约有2000～3000种。 　　（2）姿态自然质朴，不仅具有植物的自然风韵，而且最大限度地保持了植物固有的形状和色泽。 　　（3）使用管理方便，不仅可以在较长的时间里保持其形态和色彩，而且储存、销售期长。 　　（4）复水性能好，食用花复水之后，可保持其原有的美丽形状，引起人们的食欲。 　　（5）它的收缩率远远小于采用其他方法干燥得到的干燥花，能够最大限度地保持新鲜时的形态。 　　（6）冷冻干燥设备投资费用较大，操作费用较高，导致其成本高。 　　2.真空冷冻干燥花的实践 　　为探索干燥花加工新技术，李保国等人做了紫色补血草、黄色万寿菊、红色月季花的冷冻干燥试验，测定了它们各部分的平均含水率，试验中预冻温度为-65℃，真空度设为10Pa。采用真空冷冻干燥鲜花，花的外形保持较好，有的颜色会稍有变化。月季和补血草的茎、以及补血草的花朵基本未收缩变形，万寿菊和月季的花瓣稍有变形。月季花颜色比鲜花颜色变深稍暗，黄色的万寿菊颜色变浅，紫色的补血草冻干后颜色基本不变。而采用热风干燥，当干燥温度选为50℃时，干花会产生严重的收缩变形，此外，李宝国在试验中还发现，干燥后的鲜花香味不及鲜花浓郁，而且整个干花植株变脆，容易折断和破碎。 　　徐成海做了补血草和文竹的冷冻干燥试验，得到的补血草都保持了原来的形状，花的颜色自然、逼真。可以看出，采用合适的冻干设备，再进行优化试验研究，就可以大大缩短冷冻干燥时间，进行批量生产，实现商品化的要求。 　　朱文学研究了品种为洛阳红的牡丹花的冻干试验，可以看出，花蕊和花瓣的共晶和共熔温度较高，茎和叶的共晶和共熔温度较低，选择预冻温度和升华界面温度时应以茎的共晶温度和共熔温度为依据。朱文学发现，不同的干燥条件，牡丹花干燥的效果不同。在预冻温度为-15℃、加热温度为20℃时，干燥12小时，茎叶基本干透，但花瓣还比较潮湿且出现局部褪色现象，达不到干燥要求。在预冻温度为-30℃、加热温度为0℃时，干燥45小时后，发现整个植株基本干透，干后花瓣颜色比鲜花稍暗，茎秆基本未收缩变形，叶和花瓣稍有变形。与李保国得到的结论相似，干后的植株也存在变脆、容易折断和破碎的现象。因此，朱文学认为，不进行预处理的牡丹虽然在一定的条件下能够干燥，而且能够基本保持外形、颜色和花香，但干花达不到鲜花的效果，且干燥时间长，因此，应着重研究牡丹花的预处理工艺，开发增加植株韧性、减小脆性的技术，以保证后继加工和观赏。 　　为了更深入地了解干燥花的特性，张正勇还在扫描电镜下，对牡丹的枝、叶、花瓣等的微形态进行了观察，发现牡丹植株各部分存在较大的结构差异，而这种结构差异必将影响其内部的传热传质过程，导致各部分具有不同的干燥特性，从而影响植株干燥的整体效果。牡丹的花瓣表面细胞排列致密，因而水分不易排出，干燥速度较慢。茎杆表面呈竖条状纹理结构，内部呈中空筛网状导管结构。叶的正表面表皮细胞排列整齐致密，无气孔器，表皮细胞呈圆形；背表面有均匀分布的气孔。由于茎杆和叶片具有筛网状导管结构和气孔，因而所含水分容易排出，干燥速度较快。显微结构分析的结果与冻干试验结果是相吻合的，它使得对于燥花的研究从宏观世界进入了微观世界，这对于干燥花加工工艺的改进具有一定的指导意义。 　　3.冷冻干燥花卉应注意的事项 　　真空冷冻干燥技术干燥花卉是一种全新的干花制作技术，虽然在食品和药品干燥方面已经有了大量的研究和应用，但由于花卉有别于食品和药品，干燥指标主要是花卉的形状和色泽，因此不能够完全采用食品和药品的干燥工艺，而须要针对花卉的不同生物学特性及干花的商品要求进行干燥工艺的研究和改进。参考国内外的文献，目前冷冻干燥花卉存在的主要问题是鲜花的预处理工艺不成熟，而未经过预处理的花材经过真空冷冻干燥之后，普遍存在植株变脆、容易折断和破碎的问题，因此，进一步研究的方向是对花材干燥前的预处理工艺的研究和进一步优化真空冷冻干燥工艺。 · 行业聚焦： 干燥作业涉及国民经济的广泛领域，它不仅是大批工农业产品不可或缺的基本生产环节，干燥也是中国的耗能大户，所用能源占国民经济总能耗的12％左右。另外，干燥过程造成的污染又常常是中国环境污染的重要来源，干燥设备技术的进步同整个国民经济的发展有十分紧密的关系。 　　面对严峻的能源与环境挑战，中国最近以全面、协调、可持续的科学发展观为指导思想，制定了至2020年的中长期能源科技发展战略与发展规划，这一能源环境发展战略的制定，也为中国干燥技术的发展指明了方向，探索干燥设备技术的新型发展道路势在必行。 　　与工农业生产中的其它操作环节相比，干燥过程的节能与防治污染任务尤其迫切。首先，干燥操作涉及现在应用于我国保健食品开发的造粒技术已具有一定水平，设备规模基本可满足颗粒化要求。造粒技术在应用过程中创造出多种不同的造粒方法。主要方法包括搅拌造粒法、沸腾造粒法、喷雾干燥造粒法、喷雾和分散迷雾法等方法。具体介绍如下： 　　■搅拌造粒法 　　搅拌法造粒是将某种液体或粘结剂渗入固态细粉末中并适当地搅拌，使液体和固态细粉末相互密切接触，产生粘结力而形成团粒。最常用的搅拌方法是通过圆盘、锥形或筒形转鼓回转时的翻动、滚动以及帘式垂落运动来完成。根据成型方式又可分为滚动团粒、混合团粒及粉末成团。典型的设备有造粒鼓、斜盘造粒机、锥鼓造粒机、盘式造粒机、滚筒造粒机、捏合机、鼓式混料机、粉末掺合机市场反应显示，化工行业期待干燥设备制造业按照高品质、低能耗、环保型的要求调整产品结构，进一步加强基础研究，夯实应用研发的基础。在技术方面，加强自动化、测试、制造工艺和材料材质外观设计等方面的研究。在应用研发方面，既要注重国际间的交流与合作，又要注重知识产权的保护；既要注重新技术、新应用领域的开发，又要注重传统工艺和传统应用领域的革新和创新。应该说，这是我国干燥设备做大做强的必由之路。 　　受全国化工发展形势持续向好带动，干燥设备市场形势稳中看好，生产企业普遍获得了较好的经营业绩。干燥设备的科技含量初显出主导作用。 　　目前干随着科技的飞速发展，先后出现了热风、蒸汽、电加热等粮食干燥方法，虽解决了一定的问题，但因其需要缓苏且时间较长，干燥后粮食品质明显下降，且难以控制，对干燥工艺和设备要求较高，增加了粮食干燥成本。微波是一种高频电磁波，我国从20世纪7O年代开始进行微波技术的研究与开发，目前在冶金、化工、食品加工、干燥、保鲜与包装、农产品的干燥、杀菌杀虫等领域已得到了广泛的应用，采用微波干燥粮食不但大大缩短干燥时间，而且可提高粮食干燥后的加工品质和食用品质，降低粮食成本。因此，微波技术在粮食干燥方面有着广阔的应用前景。 　　1 微波干燥原理 　　微波是一种波长范围为1m粘性、油性物料一直是粉碎的难点。因为粉碎时随着细度和温度的升高，物料里所含的液体成分不断的析出，造成筛网堵塞，出料不畅，只能停机处理。 　　根据这种状况，首先，我们在设备内部作了一些改动，在粉碎室内加装了叶片，通过叶片的旋转，即加大了出风量，又降低了温度，使产量大大增加。其次，对集料布袋材料进行了调整，使用网眼较大，透气性良好的材料做成的集料袋，可使通风量增强，热量迅速排出，产能也得到了提高。 　　通过以上的技术改进，使得万能粉碎机在该领域的应用得到了广泛的提升。

· 相关行业产品：

· 最新行业资讯：

· 郑重声明：
1、文章均从网络搜集转载，意在传播更多信息，并不代表常州市广博干燥设备有限公司观点，也无法对其真实性进行考证、负责。
2、如转载内容牵涉到作品版权问题，并非出于本站故意！在接到相关权利人通知后我们会在第一时间加以更正。
3、转载文章请注明本站网址http://www.yfdry.cn/，谢谢！

版权所有：常州市广博干燥设备有限公司 Powered by 新北区三井天华信息咨询服务中心
相关产品：实验室专用小型双锥回转真空干燥机 小型电加热双锥回转真空干燥机 电加热双锥回转真空干燥机 双锥回转真空干燥机