凍干機FD-1A-50果蔬水果雞胸肉冷凍干燥機由于真空冷凍干燥是在低溫、真空狀態下進行,物料中的水分直接從固態升華為氣態,因而可以Z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、形狀和營養成分,而且復水性能好。真空冷凍干燥技術廣泛應用于各種熱敏性物質的干燥處理及貯存,如生物制品及藥品的生產、食品凍干脫水、人體組織器官貯藏以及超導材料粉末的制備等。隨著人們對凍干產品需求的不斷增加,凍干設備也有了較大的發展。2　真空冷凍干燥設備的原理及組成　　真空冷凍干燥設備的工作原理是:先將物料凍結到共晶點溫度以下,使水分變成固態的冰,然后將經過前處理的預凍物料裝入干燥倉內,在低溫真空狀態下,由加熱板導熱或輻射方式供給熱能,使物料中的水分直接由冰升華成水蒸氣。不斷升華出的水蒸氣,由真空泵組抽至捕水倉內,在-40℃～-45℃的排管外壁上凝結被捕,直至按凍干曲線達到規定的要求而停止供熱和抽真空,完成物料凍干全過程。真空冷凍干燥機(簡稱凍干機)主要由真空冷凍干燥箱(簡稱凍干箱)、真空系統、制冷系統、加熱系統及自動控制系統等幾部分組成。
211　干燥箱　　凍干機FD-1A-50果蔬水果雞胸肉冷凍干燥機
干燥箱是一個真空密閉容器,是冷凍干燥設備的重要組成部件之一,是干燥過程中傳熱和傳質的場所,它的性能好壞直接影響到冷凍干燥設備的性能。如果帶有蒸汽消毒滅菌功能,凍干箱還應是一個低壓內壓容器。干燥室的形狀主要有圓形和矩形兩種。圓形干燥室操作容易、強度高、制作費用低,但其內部空間利用率低。矩形干燥室空間利用率高,但制造費用高。　　
212　真空系統　
真空系統包括真空干燥室、隔離閥、水蒸氣捕集冷凝器、真聯式旋片真空泵、聯接管道以及放氣閥等。系統內空氣水蒸氣的抽除是由真空泵來完成的。當真空泵工作時,打開隔離閥,真空干燥室內的空氣及水蒸氣經過水蒸氣捕集冷凝器捕獲水分后進入真空泵,由真空泵排氣口排出系統外。為了防止經水蒸氣捕集冷凝器后抽除的氣體中仍含有少量的水蒸氣進入泵內,系統配氣鎮閥。冷凍干燥時,打開氣鎮閥。在真空泵的排氣口裝有油霧捕集器,以防止排出氣體中煙霧污染室內環境?！　?/span>
213　加熱系統　
為了使凍結后制品中的水蒸氣不斷地從冰晶中升華出來,就提供水蒸氣升華所需的足夠熱量,因此要有加熱系統。加熱系統除加熱板以外,還包括熱媒加熱罐、換熱器、氣動調節閥、循環泵及管路、閥門、液位計、溫度傳感器等。　　
214　制冷系統　　
水蒸氣凝結器又稱為冷阱,是制冷系統的主要部件。在1313Pa真空下,質量為1g的冰升華可生成100m3的水蒸氣。若這大量的水蒸氣不加以處理而由真空泵抽出,則需要大容量的抽氣機才能維持所需的真空度。冷阱的作用是將干燥室中的水蒸氣冷凝吸附變成冰,以免進入真空泵,一方面可以減小真空泵的工作負擔,另一方面能夠保證干燥室具有較低的真空度?！　?/span>
215　自動控制系統　　
自動控制系統是凍干機的指揮機構。凍干機的控制包括制冷機、真空泵的起、停,加熱溫度的控制,物料溫度、冷阱溫度、真空度的測試與控制,自動保護和報警裝置等。自動控制系統的功能是對凍干機的各個重要參數進行測量、顯示;根據預先的設置對凍干機進行J確控制,使其運行在規定的狀態,可對故障狀態報警并自動應急處理。通過測量和記錄凍干過程的工藝參數,可以完整地了解整個凍干過程;對這些參數實施有效的控制,則可以實現對整個凍干過程的優化,即在保證產品質量的前提下,提高生產效率以及減小能量消耗。
3　凍干機的研究現狀　　
凍干機的突出特點是產量高,脫水量大。因此,要求真空系統排氣量大,真空度不高。目前除采用大型捕水器和羅茨旋轉泵機組之外,多采用幾級串聯的水蒸氣噴射泵,這種泵能直接以氣態排除水蒸氣,系統中不必設置捕水器。食品凍干機中,RAY型間歇式和CONRAD型連續式凍干機,日本共和真空株式會社的無隔離干燥過程水汽凝結器除冰再生技術和TL型液體食品密閉系統管式凍干機可代表世界食品凍干機的技術,主要研究宇航食品、兒童食品、方便食品、保健食品和營養食品?！　?/span>
國內早在解放前已開始在實驗室中用簡易的凍干裝置來作保存菌種、毒種的試驗。50年代初期,武漢、北京等生物制品研究所及部分獸藥廠先后進口了一批凍干機,60年代北京、天津、南京、上海、大連等地相繼建立了一些實驗性凍干食品生產廠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。為加快發展我國凍干技術,機電部將工業真空冷凍干燥機列入1986年工業技術發展基金項目,由華中理工大學承擔并與浙江真空設備協作進行研制[2],產品于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。此外,清華大學核能設計研究院引進俄羅斯大型食品真空冷凍干燥設備的技術,直接與一級企業煙臺冰輪集團合作共同研制開發,探索出一條發展我國冷凍干燥事業的新路,提高了我國大型食品冷凍干燥機的整體設計及控制水平[3]。國產凍干機的性能如表1所示[4]?！　?/span>
目前,大部分國產食品凍干機生產廠家走的是仿制道路。有的廠家在采用國外技術的同時,進行了很大的改進。如:加熱板內采用了特殊導流裝置,使板內流體的流量均勻,保證了加熱的均勻和穩定;捕水器在工作中可實現交替捕水和融冰,捕水器盤管內氨液制冷方式由傳統的氨液相變制冷改為氨液無相變制冷,使捕水器盤管內溫度均勻,結霜性能良好。除仿制之外,國內自己的研制能力也在提高,有的單位已經脫離了仿制國外機型,抽氣系統采用低架式水蒸氣噴射泵抽水蒸氣,省去了捕水器和制冷系統,使設備價格有所降低?！　?/span>
國產凍干機還存在一些不足之處:　　
(1)擱板溫度不均勻,造成凍干產品含水率不均勻,產品合格率受影響。造成溫度不均勻的原因各不相同:或者是擱板結構和材料質量不好;或者是加熱流體分流或流程有欠缺;或者是捕水器在干燥箱內絕熱不好。　　
(2)干燥速率低,干燥箱內各點干燥快慢不一致,反映在產品上仍然是合格率受影響。其原因除擱板溫度不均勻外,還與真空系統配置得不合理有關。主要體現在:捕水器配置得不合理;水蒸氣噴射泵性能不穩定;抽氣口位置不合理等?！　?/span>
(3)捕水器效率低。主要體現在捕水器面積大而捕水量小,有部分無效面積,其根本原因是捕水器設計不合理。
4　凍干機的發展趨勢　　
無論是國產的還是引進的凍干設備,其共同的缺點是價格貴,能耗高,投資收回慢。降低成本、減少能耗是凍干機今后的主攻方向。因此,凍干機的研究方向和發展趨勢應該是:　　(1)改進結構、優化設計、降低成本、減少能耗。國外有些凍干機不采用不銹鋼制造,而采用低碳鋼涂覆食品用可烘干樹脂,涂層厚度為0112～0120mm,在室溫下就會發出紅外線。擱板表面涂高性能遠紅外發射材料,增強其輻射能力;料盤表面處理,增強其吸熱能力。料盤在兩塊輻射擱板之間有一Z佳位置,而不是取中間位置,因此應優化設計。捕水器的結構、尺寸、結霜特性的優化更有實際意義,因為它的造價目前幾乎相當于凍干箱的造價,且其運轉功耗也較大?！　?/span>
(2)保證質量,提高性能。有的廠家生產的凍干機從安裝好之后,一直不能投入正常生產;有的凍干機雖然能生產,但能耗太高,生產的產品越多,賠錢越多;還有的元器件不斷出現故障,影響正常生產。因此,凍干機的質量保證,可靠性要提高。要提高凍干機的性能,除了保證加熱速率、抽氣速率、溫度均勻性、真空度穩定性之外,還應增強設備新的功能。例如增加凍干結束的判斷功能,Z簡單的辦法是稱重法。目前已經有人試驗,但都不太成功。原因是沒有離開天平和地秤的模式,致使小設備安裝困難,大設備笨重而不穩定。應該發展重量傳感器,用很小的一次元件給出重量隨時間的變化?！　?/span>
(3)開發連續式凍干設備。目前生產的凍干機大都是間歇式的,隨著工業技術的發展,人民生活水平的提高,凍干產品的消費量會增大,因此發展連續式凍干設備,增加凍干產品的產量是必然趨勢?！　?/span>
(4)提高衛生標準。近年來西方在食品生產企業開始推行HACCP系統(HazardAnalysisCriticalControlPoint),對食品加工設備的消毒殺菌、衛生管理等提出了更加嚴格的要求。以此為契機,日本許多廠家紛紛將原有鍍鋅鋼板的真空干燥室改為不銹鋼真空室,因為在向真空室通蒸汽進行滅菌的過程中,鍍鋅層會與60～80℃的濕熱蒸汽發生反應生成微粉,污染食品。凍干設備的服役期一般為20～25年,考慮到HACCP系統遲早將進入中國,因此我國凍干機產業廠家應未雨綢繆,盡早做好準備。
結論　
　目前,世界上已有較大規模的真空冷凍干燥食品企業130多家,而國內各地也紛紛投資建廠,因而凍干設備有巨大的市場潛力。此外,國際市場對凍干食品需求量的不斷增加,我國成功加入了世貿組織以及我國實行的西部大開發戰略,都將對凍干食品產業產生影響(例如,對邊遠地區的農副產品更深層次的加工),可以預見凍干食品在國內將具有美好的發展前景。

冷凍干燥機也稱為凍干機、真空冷凍干燥機，主要由干燥箱、冷凝器（捕水 器）、加熱系統、真空系統、制冷系統和電氣控制 系統六大部件組成。
1.1 干燥箱
干燥箱是一種能抽真空和加熱的密閉器， 物料的升華干燥過程是在干燥室內完成的，物 料是放在干燥室內擱板上的不銹鋼托盤內的， 按每平方托盤面積 8~12 公斤的比例裝料，每一 層擱板上都有一個可供測量物料溫度的探頭， 用以監測整個凍干過程中的物料溫度。門采用 橡膠密封條，應注意關門時要把門上的手柄擰 緊，確保箱內密封。
1.2 冷凝器（捕水器）
冷凝器是凝結升華水氣的密閉裝置，內部 有一個較大面積的金屬吸附面，從干燥箱物料 中升華出來的水蒸氣可凝結吸附在其金屬表面 上，吸附面的工作溫度可達 - 45℃~- 55℃，冷凝 器外形是不銹鋼或鐵制成的圓筒，內部盤有冷 凝管，分別與制冷機組相連，組成制冷循環系 統。冷凝器與干燥箱連接采用真空蝶閥；采用不 銹鋼管與真空泵組連接組成真空系統，筒內冷 凝管上部裝有化霜噴水管，它通過真空隔膜閥 與水管連接，這是為了保證化霜水等不進入干 燥箱和真空管道。在冷凝器外部采用泡沫塑料 板保溫絕熱，Z外層包以不銹鋼板。
1.3 加熱系統
冷凍干燥機加熱系統的作用是對干燥箱 內物料進行加熱，以便使物料不斷地得到升華 熱，使物品以達到規定的含水率要求，凍干機加 熱系統有不同的加熱方法，在接觸式加熱中，我 們采用的是循環介質加熱法。循環加熱系統由 管道泵、循環介質箱、加熱器、進出管路、液溫控 制器等組成。循環液可由水 4 份、乙醇 2 份，乙 二醇 4 份配置成循環不凍液，其凝固點為 - 120℃，在使用時液溫Z高不超過 60℃，現大 部分凍干設備已經采用硅油作為循環液。當加 熱系統工作時，先對循環液進行加熱，液溫通過 液箱控制調節儀選定的溫度自動控制加熱， 管 道泵開啟后，可將循環液送入干燥箱內擱板中， 對擱板加熱，然后返回液箱進行加熱循環。而在 輻射或加熱中我們采用蒸氣加熱Z高溫度為 120℃，由蒸氣電磁閥自動控制溫度。
1.4 真空系統
真空系統有旋片真空泵或水環泵和羅茨 真空泵組成，羅茨泵為增壓泵不能單獨使用，必 須先啟動旋片泵或水環泵，使其工作一段時 間，當系統中的真空度達到 1Kpa 以下時，再自 動啟動羅茨泵。旋片泵結構、羅茨泵結構等見說 明書。該真空系統的真空表可使用電接點真空 表，可根據預先選定的真空度值，自動控制羅茨 泵的啟動。干燥箱與冷凝器之間真空管道中，裝 有真空蝶閥，可根據使用要求隨時開、關。真空 泵管路上，裝有電磁放氣截止閥，當真空泵停止 工作時可自動關閉真空管路，同時將空氣放入 泵內，避免真空泵油因負壓作用回放至真空管 路中，真空泵的連接管路之間裝有波紋軟管，防 止運轉時的振動。
1.5 制冷系統
冷凍干燥機制冷系統由制冷壓縮機組 （包括： 水冷冷凝器，油分離器、高壓管路、干燥過濾器、 膨脹閥、蒸發器、低壓管路組成），采用氟利昂機 組和 R22 制冷劑或氟制冷機組，制冷機組組成 使凍干品速凍用的制冷系統和捕水器制冷系 統。當系統工作，接觸加熱方式中擱板溫度可降 至 - 35℃。當制冷系統工作時，冷凝盤管的表面 溫度可達 - 35～- 55℃，根據客戶需要采用單級 或雙級制冷壓縮機組，制冷效果好。
1.6 電氣控制系統
冷凍干燥機的電氣控制系統由電腦顯示 記錄儀、控制臺、控制儀表、調節儀表等自動裝 置和電路組成。它的功能是對冷凍干燥機進行 手動或自動控制，控制設備正常運轉。控制臺是 溫度、真空度巡檢儀的記錄控制儀表及各機組 開關的集中集團，控制臺的儀表板裝有溫度，真 空度巡檢儀，干燥箱和真空泵的真空計，溫度指 示調節儀，液溫控制調節儀，計時鐘等。按鈕板 上裝有各機組的開關等。凍干機還設有連鎖保 護裝置，如①前箱制冷時加熱管不能工作。②真 空表不到設定值，羅茨泵不能啟動。③冷卻水未 提供，制冷機組不啟動。④真空泵、電磁閥帶放 氣截止閥與真空泵電源表連在一起，同時工作。 ⑤擱板加熱恒溫，由溫度指示調節儀控制。