食品冻干设备的研究现状和国内今后的研究方向
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食品真空冷冻干燥技术应用状况与前景分析在人类可用的自然食品中,绝大多数食品是由其独特固有物质和水组成的。
水是各种微生物生长和酶作用的打算性因素,新奇的食品由于水分存在而很快变质。
为了延长食品的储存时间,人们早在三千多年以前就借助阳光、风等自然条件使水分从其内部脱离出来。
随着人类社会的进步和科学技术的进展,人们制造出许多种脱水技术,如热风干燥、冷风干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥等,这些脱水技术各有其不同的特点。
针对食品保鲜与保质而言,真空冷冻干燥技术最具应用价值,由于只有冻干技术才能最大限度、最长时间地保持其色、味、形和养分成分。
食品真空冷冻干燥被喻为20世纪食品工业技术进步的主要标志。
1、食品真空冷冻干燥技术的优点真空冷冻干燥是将含水物料冻结后,保持冰冻状态,在真空环境下加热,使冰升华成蒸汽并排出,从而脱出物料中水分获得冻干制品的过程。
由于该过程在低温低压下进行,而且水分不经过液态直接升华,冻干制品能保持其自然色泽与气味基本不变、外观外形基本不变、蛋白质与维生素等各种养分成分基本不变、固有物质基本不损失,因此真空冷冻干燥技术具有其它干燥技术无可比拟的优点。
(1)干燥在高真空度下进行,氧气极少,易氧化物质得到爱护,并且因缺氧而灭菌或抑制某些细菌的活力。
(2)干燥在低压下进行,被干燥的物料不致氧化变质。
(3)干燥在低温下进行,物料中易发挥的热敏性成分不致变性或失去活力。
(4)冻结时被干燥的物料可形成“骨架”,干燥后保持原形,不会消失收缩现象,且内部呈疏松多孔的海绵结构。
(5)脱水彻底,干燥时能排解90%~95%左右的水分,干燥后可在常温下长期保存,并且因重量轻而便于运输。
(6)复水性极好,冻干制品能快速吸水复原,其色泽、品质与鲜品基本相同。
2、食品冻干技术的应用状况2.1国外的应用状况食品真空冷冻干燥技术起源于20世纪30年月。
1930年丹麦的Flosdorf开头了食品冻干试验,1940年英国的Fikidd提出了用冷冻干燥方法进行食品处理的技术。
我国食品冷冻贮藏研究现状及进展【开题报告】开题报告建筑环境与设备工程我国食品冷冻贮藏研究现状及进展一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义1、选题依据食品工业在国际上被喻为永不衰败的产业,与人口、环境、能源一起被列为当今国际经济和社会发展四大战略研究课题之一。
据1998年在巴黎举办的国际食品博览会资料显示,全球食品年营业额高达2.18万亿美元,食品工业已成为世界制造业中的第一大产业。
近年来我国中央和地方政府都十分重视食品工业,制定了一系列支持食品工业发展的政策,增加了资金投入,扩大了农业生产,提高了人民消费水平,使食品工业初步形成门类比较齐全、技术不断进步、产品日益丰富、运销网络较为畅通的生产经营体系,成为国民经济中具有重大战略地位的第一大产业。
食品工业总产值与农业总产值之比是一个国家地区食品工业总产值与农业总产值之比是一个国家地区食品工业发展水平的重要标志。
我国食品工业产值与农业产值的比值在0.3-0.4∶1之间,其中西部地区仅为0.18∶1,远低于发达国家2-3∶1的水平。
我国粮食、水果、豆类、肉类、蛋类、水产品等产量均居世界第一,但加工程度很低。
发达国家农产品产后加工能力在70%以上,加工食品约占饮食消费的90%,而我国约为25%。
此外,我国食品工业的综合利用率也比较低。
而我国现有食品资源工业化程度也很低,目前我国城镇居民饮食消费中工业化食品只占1/3,而美国高达90%,西欧也达85%。
西方国家由于工业化程度高,食品工业的增加值一般可达农产品原料价格的3倍,而我国只有1.6倍[2]。
2002年,世界食品工业产值2.9万亿美元,美国为6000多亿美元,欧盟为4000亿美元,日本为3000亿美元,而中国仅有1300亿美元,只占世界的4.5%,人口却占世界的1/5,人均食品工业产值不到世界的1/4。
可见,中国食品工业与农业产值之比、工业食品消费比重和人均食品工业产值,不仅远低于发达国家,而且部分指标还明显低于世界平均水平甚至发展中国家水平。
2023年冻干食品行业市场环境分析随着生活水平的提高,人们对食品的需求也变得越来越高,冻干食品作为一种新兴的方式,在近些年受到了越来越多的关注和青睐。
本文将从行业背景、市场规模、竞争格局、进口特点以及发展前景等方面对冻干食品市场环境进行分析。
一、行业背景冻干食品是指将食品在低温下先冷冻成形,然后在低温和低压下脱去其水分,制成干燥的食品。
它具有便携、保质期长、营养丰富等优点,并且不需要添加防腐剂等化学物质,符合健康饮食的概念,成为人们日常生活中的一种新型食品。
二、市场规模冻干食品市场规模呈现快速增长的趋势。
据统计,2017年,国内冻干食品市场规模已经达到了472亿元,预计到2022年市场规模将达到740亿元。
其中,饮用冻干食品市场占比较大,尤其是脱水咖啡、果汁、奶茶等产品的市场十分活跃。
三、竞争格局当前,冻干食品市场中主要存在着以下几种竞争格局:1.龙头企业占据市场份额。
像雀巢、双汇、伊利这些知名企业,早在该行业的起步阶段就进入了该领域,占据了较大的市场份额。
2.新兴企业快速发展。
随着消费者对冻干食品的认知度不断提高,越来越多的企业开始进军该市场,快速发展。
3.产品差异化度高。
由于冻干食品市场并不是像饮料这样的大众市场,产品差异化度较高,因此在市场上有一些小众的品牌也存在着一定的空间。
四、进口特点随着中国进口贸易的不断扩大,冻干食品也逐渐成为了进口商品中的一种。
但进口冻干食品的特点也需考虑:1.进口成本高。
由于国外的冻干技术和设备较为成熟,而国内的冻干技术和设备还处于起步阶段,因此国外的冻干食品成本较高。
2.检验检疫严格。
冻干食品作为一种保质期长的食品,其检验检疫标准相对较高,对于一些细节问题要求也更加严格,这也使得进口冻干食品的申报程序比较繁琐。
五、发展前景总体来说,随着人们健康饮食意识不断提高,冻干食品市场有着广阔的发展前景。
尤其是随着人们对食品的要求越来越高,消费者对于高品质、高营养、低添加的食品需求更为迫切,在这种背景下,冻干食品行业将会更加受到消费者的青睐。
食品科技冷冻是一种利用接近或低于冰点的温度处理食品,以达到改善其加工或保藏特性的食品加工方法。
食品冷冻历史悠久,最早可追溯至史前时期,人们在那时就已经开始利用山洞、泉水以及天然冰对食物进行冷冻处理。
而现代食品冷冻技术则最早出现在19世纪后半叶的美国,机械制冷系统的迅速发展,使冷冻食品的产业化、现代化成为可能[1-2]。
根据处理采用的温度不同,食品冷冻技术可以分为食品冷却技术和食品冻结技术两类,其中食品冷却技术所采用的温度在食品的冰点以上,而食品冻结技术的温度则在食品的冰点以下。
这两种方法的处理温度虽然不同,但是其处理过程均为降低温度至适宜水平后再长期保持。
由于处理过程中,待处理的食品处在低温条件下,其中催化生化反应的酶的活性下降,水的流动性、溶解性减弱,致使食品中发生的各类生化反应速率减慢,并使大部分微生物的生长受到抑制。
此外,冻结过程中产生的冰晶还会改变食品原有的组织结构,同时进一步抑制微生物的生长。
因此,对食品进行冷冻处理可以达到延长食品保藏期、改变其加工特性的目的。
在食品工业中,常见的食品冷冻方法有:间接接触冷冻法、鼓风冷冻法以及浸渍冷冻法等[3]。
这些方法均是通过食品直接与低温介质接触而发生热交换,导致食品的温度降低至所设定的温度,从而实现对食品的冷冻处理,具有设备结构简单、操作简便等优点。
然而,这些冷冻方法大多具有耗费时间长,冻结时产生的冰晶大小不易控制以及得到的冷冻食品中的冰晶的体积过大等不足,因而无法适用于某些组织结构较为脆弱的食品的冷冻。
近几年,为解决食品冷冻过程中冰晶体积过大、能耗较高等问题,人们进行了深入研究,提出了超声波辅助浸渍冷冻法、食品减压冷冻技术以及冰核细菌冷冻技术等一系列新兴的冷冻技术,并在实践中取得了较为良好的成果。
1 食品冷冻新技术原理及应用1.1 超声辅助浸渍冷冻技术直接浸渍冷冻技术是一种在低温条件下将食品或食品原料浸没于以丙二醇、乙醇、食盐以及水为主要成分的载冷剂中,通过食品与载冷剂的热量传递以及食品内部的游离水分与载冷剂中所含溶质间的相互迁移,达到降低食品表面及内部温度的目的的冷冻技术[4]。
来源于:上海亿倍实业有限公司冻干机国内外发展历程和现状国外真空冷冻干燥技术的发展历程及现状冷冻干燥技术是指将水溶液在低温下冻结,而后在真空状态下将其中的水分不经过液体状态而直接升华,这样干燥后的物质,其物理、化学和形状基本不变,有效成分损失小,复水性好,密封保存周期长。
冷冻干燥能很好的保存食物早就为人们所知,古代北欧的海盗利用干寒空气的自然条件来干燥和保存食物,就是其中一例。
但是,将冷冻干燥作为科学技术,还是近百年来的事。
1890年阿特曼(Altmann)改变过去制作标本的方法,采用冷冻干燥的方法成功冻干保存了各种器官和组织,他的工作确立了生物标本系统的冻干程序,这是冻干在制作生物标本中的最早应用。
1909年谢盖尔(Shackell)将冻干引入细菌学和血清学领域。
他采用盐冰预冻,在真空状态下,用硫酸作吸水剂,对补体、抗毒素、狂犬病毒等进行冻干,其设备虽十分简陋,但却是后世先进冻干机的雏形。
1912年卡瑞尔(Carrel)首先提出用冻干技术为外科移植保存组织。
1935年第一台商业用冻干机问世,1940年冻干人血浆开始投入市场。
第二次世界大战中,由于冻干人血浆和青霉素的大量需求,推动了冻干在医药、血液制品等方面的应用和迅速发展。
战后,冻干法又迅速扩展到各种疫苗、药品等领域。
1930年弗洛斯道夫进行了食品冻干的试验,1949年他在著作中展望了冻干在食品中和其他疏松材料方面应用的前景。
二次世界大战后,英国食品部在阿伯丁的试验工厂也进行了食品冻干的研究。
他们在综合了当时一些研究成果的基础上,于1961年公布了试验成果,证明冻干法用于食品加工是一种能获得优质食品的方法。
随后在美、日、英、加等国相继建立起冻干食品的工厂,到1965年全球已有食品冻干厂50多家。
现在冻干食品除在宇宙航行、军队、登山、航海、探险等特殊场合受到欢迎外,在一般的民用食品中也确立了稳固的地位。
目前,世界上已有较大规模的真空冷冻干燥食品企业130多家.真空冻干食品也在欧美日等国市场迅速流行。
食品冻干机现状与前景冷冻干燥机(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,在最后的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。
一、食品冻干机现状自改革开放以来,我国农产品及农副产品的产量节节攀升,已经完成了由一个农产品贫乏到农产品丰富、甚至略有富余的转变过程,全国各地的地方官员也都在为富余的农产品寻找出路。
在这种背景下,一种被认为是高技术、高附加值的食品加工方式——真空冷冻干燥脱水食品被许多地方选中,全国各地纷纷投资建厂,据食品行业协会统计:截至于1999年底为止,国内共安装了约330台套食品冻干设备,但是,由于种种原因,许多企业的设备并没有运转起来,形成了典型的“开厂之日,就是关门之时”的怪现象,导致许多投资领域的“豆腐渣工程”,给社会和政府造成了沉重的负担。
某冻干食品企业的厂长向别人诉说:每天有百十号人忙活,煤烧了几十吨,却只能生产出一小棒葱,叫人看了真想哭!生产出来的产品含水量不合格,表面皱缩,产品质地柔软,可压缩而不碎,内行人都不可能认为是冻干产品,更别提出口创汇了,而一些人却依然强行当成冻干食品在国内销售,其后果就象前几年的果蔬脆片一样,砸了自家市场。
而真正的冻干食品:含水量≤5%、外观完整、基本不收缩、产品质地特脆,略压即碎。
食品用冻干机与医用冻干机虽然同是冻干设备,由于应用的场合不同而存在许多差异,仅从表面上看,两者几乎毫无相似之处,但它们本质上却是相同的,它们都遵从同样的冻干原理,由于具体应用的对象不同而采用了不同的技术手段,这是具体问题具体分析的结果,国内外各设备制造商,由于认识水平上的差异,在食品冻干机上并未形成多少相同或相似的看法,因此存在各种不同的基本主体结构的组合,远未形成国内某些自称是“专家”的人所希望存在的标准组合。
真空冷冻干燥技术在果蔬中的应用与发展一、概述真空冷冻干燥技术,作为一种先进的食品干燥技术,近年来在果蔬加工领域得到了广泛的应用与发展。
该技术利用真空环境下物质从固态直接升华成气态的原理,对果蔬进行快速且高效的干燥处理。
通过真空冷冻干燥技术处理的果蔬产品,能够最大限度地保留其色、香、味、形及营养成分,从而极大地提升了产品的品质和附加值。
中国作为世界果蔬生产大国,拥有丰富的果蔬资源。
我国的果蔬产品大多以初级加工或原料出口为主,缺乏深加工和增值环节。
随着人们生活水平的提高和消费观念的转变,对高品质、高附加值的果蔬产品需求日益增长。
发展真空冷冻干燥技术,将其应用于果蔬加工领域,对于提升我国果蔬产业的竞争力,推动农业和农村经济的持续发展具有重要意义。
真空冷冻干燥技术也符合当前食品工业的发展趋势。
随着全球生态环境日益恶化,无污染的绿色食品越来越受到人们的青睐。
真空冷冻干燥技术作为一种无污染、低能耗的干燥方式,能够有效地保持果蔬产品的绿色、健康特性。
该技术还具有操作简便、生产效率高等优点,使得其在果蔬加工领域的应用前景十分广阔。
真空冷冻干燥技术在果蔬加工领域的应用与发展具有重要的现实意义和广阔的市场前景。
随着技术的不断进步和市场的不断扩大,真空冷冻干燥技术将在果蔬加工领域发挥更加重要的作用,为我国果蔬产业的持续发展和转型升级提供有力的技术支持。
1. 介绍真空冷冻干燥技术的基本原理真空冷冻干燥技术,作为一种先进的食品加工技术,近年来在果蔬领域得到了广泛的应用。
其基本原理是利用升华现象,即在真空环境下,使物料中的冰晶直接由固态转化为气态,从而去除物料中的水分,达到干燥的目的。
真空冷冻干燥技术首先将湿物料或溶液在较低的温度下冻结成固态,确保物料中的水分以冰晶的形式存在。
在高度真空的环境下,这些冰晶不经过液态阶段,而是直接升华为水蒸气。
通过持续控制真空度和温度,物料中的冰晶逐步升华,最终实现物料的脱水干燥。
这种干燥方式具有诸多优点。
冷冻干燥机开题报告一、研究背景冷冻干燥技术是一种将物质从溶液或悬浮液中升华为固体的方法,在食品、药品、化工等领域具有广泛的应用。
冷冻干燥机作为冷冻干燥技术的核心设备,在冷却、减压、采用冷冻干燥技术等方面起到关键作用。
目前,冷冻干燥机的研究和开发比较成熟,但仍存在一些问题需要进一步研究和解决。
本篇报告将主要介绍冷冻干燥机的开题研究内容、研究目标和研究方法。
通过对冷冻干燥机的研究,旨在优化冷冻干燥技术,提高干燥效率和产品质量。
二、研究目标本次研究的主要目标是优化冷冻干燥机的设计和工作参数,提高干燥效率和产品质量。
具体目标如下:1.分析不同冻结温度和冻结时间对干燥效果的影响。
2.确定最佳的真空度和升华温度,提高干燥速度。
3.优化冷冻干燥机的结构和操作参数,降低能耗。
4.研究不同物料在不同工艺条件下的干燥规律,优化干燥过程。
三、研究内容本次研究的主要内容包括以下几个方面:1. 冷冻过程的模拟与优化利用计算流体力学(CFD)方法,对冷冻过程进行模拟和分析。
通过改变冻结温度和冻结时间等参数,优化冷冻过程,获取最佳的冷冻条件。
2. 干燥过程的模拟与优化结合分子动力学(MD)模拟和多相流模型,对干燥过程进行模拟和分析。
通过调整真空度和升华温度等参数,优化干燥过程,提高干燥效率。
3. 冷冻干燥机的设计和优化根据冷冻过程和干燥过程模拟结果,对冷冻干燥机的结构和操作参数进行优化。
通过改善内部加热、冷却和真空密封等关键部件,提高冷冻干燥机的性能。
4. 物料干燥规律的研究选取不同物料进行干燥实验,并对干燥过程进行观察和分析。
研究物料在不同工艺条件下的干燥规律,为实际生产提供参考。
四、研究方法本次研究将采用以下方法进行实验和分析:1.实验室小尺度实验:通过实验室小型冷冻干燥机进行不同物料的干燥实验,观察并记录物料在不同工艺条件下的干燥过程。
2.计算流体力学模拟:利用计算机软件对冷冻过程进行模拟,优化冻结温度和冻结时间等参数。
冻干技术最新研究报告一、引言随着全球对健康、营养和便利食品需求的不断增长,冻干技术作为一种先进的食品加工技术,日益受到广泛关注。
冻干技术能够在低温、低压条件下,将水分从固态直接转化为气态,从而最大限度地保留食品原有的营养成分和口感。
然而,随着冻干技术的不断发展,如何优化工艺、提高效率、降低成本成为行业面临的关键问题。
本研究旨在探讨冻干技术的最新研究进展,分析现有技术的优缺点,并提出改进措施。
本报告首先介绍了研究的背景和重要性,随后提出了研究问题、目的与假设,明确了研究范围与限制,并对报告内容进行了简要概述。
通过本报告的研究,为冻干技术在食品工业中的应用提供科学依据和实践指导,以推动冻干技术的持续发展。
标题为:“冻干技术最新研究报告”。
二、文献综述近年来,国内外学者在冻干技术领域取得了丰硕的研究成果。
在理论框架方面,研究者们建立了冻干过程中的传热传质模型,揭示了冻干过程中的温度、压力、冰晶生长速率等参数对产品质量的影响。
同时,针对不同食品原料,研究者们探索了冻干工艺的优化策略,如预冻温度、升华速率、真空度等关键工艺参数的调整。
在主要发现方面,现有研究证实了冻干技术能够有效保持食品的营养成分、色泽和口感。
此外,通过改进冻干工艺,可以提高产品的复水性、保质期和稳定性。
然而,冻干过程中仍存在一定的争议和不足,如能耗较高、生产周期较长、设备投资成本较高等问题。
部分研究还指出,冻干过程中可能出现的氧化、蛋白质变性等影响产品质量的因素。
三、研究方法本研究采用实验方法,结合问卷调查和访谈,对冻干技术的关键工艺参数进行优化研究。
以下详细描述研究的设计、数据收集方法、样本选择、数据分析技术以及确保研究可靠性和有效性的措施。
1. 研究设计:本研究分为两个阶段:第一阶段,通过问卷调查和访谈了解消费者对冻干食品的偏好和需求;第二阶段,根据第一阶段的结果,设计实验方案,对冻干工艺进行优化。
2. 数据收集方法:(1)问卷调查:采用在线和纸质两种方式,收集消费者对冻干食品的口味、营养成分、价格等方面的意见;(2)访谈:针对食品企业和专业人士进行访谈,了解冻干技术在实际生产中的应用情况;(3)实验:通过实验室冻干设备,对选取的食品样本进行冻干处理,收集冻干过程中各项工艺参数和产品质量数据。
真空冷冻干燥技术的研究现状和发展[摘要]介绍了真空冷冻干燥技术的现状和发展趋势,提出目前国内外对冻干工艺的研究主要集中于在冻干过程中控制晶核的形成和成长,使整个冻干过程置于严格控制之下两方面。
从制冷系统、控制系统和整合的冻干生产线3个方面分析了冻干设备的发展,阐述了冻干技术在医药行业的发展和意义,指出国内冻干设备的发展现状与国际水平差距很小,具有广阔的应用前景。
[关键词]真空冷冻干燥技术:冻干工艺:冻干设备1、引言真空冷冻干燥简称冻干,是指将含水物料冷冻成固体,在低温低压条件下利用水的升华性能,使物料低温脱水而达到干燥目的的一种干燥方法经真空冷冻干燥后的物料,其物理、化学和生物状态基本不变,物质中的营养成分损失很小,结构呈多孔状,其体积与干燥前基本相同,具有理想的速溶性和快速复水性,因此冷冻干燥技术被广泛应用于生物工程、医药工业,食品工业等众多行业。
在整个冻干流程中,冻干工艺是最为关键的工艺,冻干机是最为关键的核心设备,因此做好冻干制品的关键集中体现在冻干工艺和冻干机技术。
2、真空冷冻干燥技术2.1冻干技术的特点及应用范围低压下进行干燥,可避免药品中热敏成分分解变质,同时由于低压缺氧,又可使物料中的易氧化成分不致氧化变质,尤其适于热敏性高,极易氧化的物料,如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力:(2)由于物料在升华脱水前先经冻结,形成稳定“骨架”,所以干燥后会保持原形,不会出现收缩现象,且内部呈疏松多孔的海绵结构;冻干技术与其他干燥方法相比具有许多优点":(1)物料在低温(3)脱水彻底,干燥时能排除95%-99%的水分,干燥后可在常温下长期保存,并且因质量轻而便于运输;(4)复水性极好,冻干制品能迅速吸水复原,其色泽、品质与鲜品基本相同。
2.2冻干技术的历史冻干技术最早出现在1911年,随着真空泵和制冷机的出现,有人将冷冻和干燥这两种方法结合起来,用于生物体的脱水,并逐渐提出了冷冻干燥的概念。
2023年冻干食品行业市场发展现状
冻干食品行业是随着人们生活水平的提高而不断壮大的一个行业,现在已经成为了人们生活中不可缺少的部分,尤其是在疫情期间,冻干食品的方便、安全、保质期长,更加受到人们的青睐,行业的市场发展前景也越来越广阔。
一、市场规模不断扩大
随着人们生活水平的提高和需求多样化,冻干食品行业的市场规模不断扩大。
据国家统计局公布的数据,我国冻干食品市场规模已经达到1300亿元人民币,而且还在持
续增长。
二、产品种类丰富多样
目前,冻干食品产品种类和品牌数量也在不断增加。
除了以传统肉类和海鲜产品为主的品种,还出现了越来越多的新奇品种,如冻干水果、蔬菜、花草茶等,满足了人们各种口味和营养需求。
三、品牌竞争加剧
随着行业的壮大,品牌竞争也在逐渐加剧。
现在的消费者对品牌的要求越来越高,他们追求的不仅是产品的品质,还包括品牌的知名度、信誉度和品牌服务的质量等方面。
四、技术创新驱动行业升级
随着科技的发展,冻干食品行业也在逐步升级。
目前,行业中已经出现了一些新技术,如紫外线灭菌、超声波清洗、高压灭菌、纳米冻干等,这些技术的应用可以大大提高生产效率和产品品质,满足人们对产品的更高要求。
五、消费者对健康食品的需求不断增加
随着人们生活水平的提高和健康意识的增强,消费者对健康食品的需求也在不断增加。
而冻干食品由于其营养价值高、保鲜期长、口感好等特点,已经成为了健康食品的代表品种之一。
总之,冻干食品行业市场发展现状非常乐观,未来还具有很大的发展潜力。
相信随着技术的不断创新和市场的不断拓展,冻干食品行业将会更加繁荣兴旺。
冷干机市场分析报告冷干机(freeze dryer)是一种用于将物质冷冻并通过减压蒸发将其从固态转化为气态的设备。
冷干机技术已被广泛应用于食品、药品、化工、生物工程等领域,用于保持和保鲜食品、制备药物以及保存生物样本等。
以下是对冷干机市场进行的分析报告。
一、市场规模目前,冷干机市场正在迅速发展。
预计到2025年,全球冷干机市场规模将达到32亿美元。
这是由于快速增长的食品和制药行业对冷干机设备的需求增加,以及对保鲜食品和高质量药物的需求提高所推动的。
二、市场驱动因素1. 食品和制药行业的增长:随着全球人口增长以及对高品质食品和药物需求的增加,食品和制药行业正在迅速扩大。
冷干机被广泛应用于这些行业中,用于保持和保鲜食品,以及制备药物。
2. 长期储存生物样本的需求增加:冷干机技术在生物工程和医疗行业中的应用也在增加。
冷干机可以干燥和长期保持生物样本,如细胞、组织和血清。
这对于研究和医疗领域的进展非常重要。
3. 制冷技术的改进:随着制冷技术的不断改进,冷干机的效率和性能得到提升。
新一代的冷干机设备可以更快速地冷却和干燥物质,从而提高生产效率。
三、市场挑战1. 高成本:冷干机设备的价格相对较高,这对于中小型企业来说可能是一个挑战。
此外,运营和维护也需要一定的成本。
2. 技术复杂:冷干机设备的操作和维护需要一定的专业知识和技能。
对于一些企业来说,技术复杂性可能是一个难题。
3. 竞争激烈:冷干机市场竞争激烈,存在着很多产品供应商。
企业需要不断创新和提升产品质量,才能在竞争中保持竞争优势。
四、市场趋势1. 环境友好型产品的需求增加:随着人们对环境影响的关注增加,对环境友好型产品的需求也在增加。
冷干机厂商正努力开发更高效、更节能的设备,以满足对环境友好性的要求。
2. 自动化和智能化:随着科技的进步,自动化和智能化技术在冷干机市场中得到广泛应用。
自动化和智能化设备可以提高生产效率并减少人力成本。
3. 购买模式的改变:以往,企业通常选择购买冷干机设备,但现在租赁或合作共享模式也越来越受欢迎。
真空冷冻干燥技术研究进展真空冷冻干燥技术是一种重要的加工和储存方法,广泛应用于食品、制药、环保等领域。
本文将介绍真空冷冻干燥技术的研究进展,包括研究现状、技术创新、研究方法以及未来展望。
真空冷冻干燥技术是将含有水分的物质在低温下冻结,然后在真空条件下通过升华去除水分,从而得到干燥产品的一种技术。
这种技术的出现,解决了许多产品在加工和储存过程中的难题,为各个领域的发展带来了新的机遇。
因此,对真空冷冻干燥技术的研究具有重要意义。
在过去的研究中,真空冷冻干燥技术已经取得了很大的进展。
目前,国内外研究者针对该技术进行了广泛而深入的研究,包括对已有干燥技术的比较分析、真空冷冻干燥技术的原理和特点,以及该技术在不同领域的应用等。
在食品领域,真空冷冻干燥技术已经成为果蔬、肉类等食品加工的重要手段。
通过该技术,可以有效地保留食品的营养成分和口感,延长食品的保质期。
真空冷冻干燥技术还广泛应用于制备功能性食物,如益生菌、植物粉等。
在制药领域,真空冷冻干燥技术对药品的稳定性、有效性和安全性方面具有重要影响。
利用该技术对药品进行干燥处理,可以有效地提高药品的储存时间和稳定性,降低药品的能耗和成本。
在环保领域,真空冷冻干燥技术可用于处理工业废水、污泥等废弃物。
通过该技术,可以将废水中的有害物质分离出来,同时实现废水的减量化、稳定化和无害化处理。
随着科技的不断发展,真空冷冻干燥技术也在不断创新。
新型材料的研发、改进的工艺设计和独特的解决方案等不断涌现,推动了该技术的发展。
在新型材料的研发方面,研究者们致力于开发具有高传热系数、低导热系数和高气密性的新型材料,以提高真空冷冻干燥设备的性能。
例如,利用纳米材料提高设备的传热性能,利用高分子材料提高设备的气密性等。
在工艺设计方面,研究者们通过优化加热系统、制冷系统和真空系统等各个部件的设计,以提高真空冷冻干燥设备的效率和质量。
研究者们还致力于研究不同物质的物性参数和干燥动力学,以实现对不同物质的最佳干燥效果。
食品冻干设备的研究现状和国内今后的研究方向1陈振华1,毛志怀1,李克宁21中国农业大学工学院,(100083)2北京航天机电设备有限公司,(100830)E-mail:zhenhua_cau@摘 要:回顾了国内外食品冷冻干燥设备的发展历史,详细介绍了国际冷冻干燥设备各组成部分的研究现状,探讨了国内冷冻干燥设备今后的研究方向。
关键词:冷冻干燥设备;研究现状;研究方向1. 引言世界上第一台用冷冻干燥方法加工食品的工业化生产装置是由丹麦阿特拉斯公司于1955年完成。
在20世纪六、七十年代,食品冷冻干燥设备的发展非常迅速,出现了很多不同结构的设备,经过实践的检验,大部分结构形式由于固有的缺点而退出了市场,最终以丹麦阿特拉斯公司的托盘货架式结构得到了普遍发展。
由于很多制造企业的退出,在欧美,食品冷冻干燥设备的生产,无论是间歇型或是连续型,几乎为阿特拉斯公司所垄断。
日本发展冷冻干燥技术起步较欧美晚,其生产的设备也以本国使用为主。
以后,冷冻干燥技术继续发展,设备的系统和配置有各种型式的改进和完善。
目前以丹麦阿特拉斯和日本真空株式会社的冷冻干燥设备的技术居于领先地位。
中国从上世纪五十年代引进真空冷冻干燥装置,九十年代初才应用于食品行业,真空冷冻干燥装置也从最初的引进、仿制,到目前已实现工业化生产,成了多品种、多规格的系列产品。
近3~5年,我国冻干食品产业发展很快,目前国内可以生产大中型真空冻干机的有:广州、深圳、兰州、烟台、北京、江西、杭州、上海、河南等地;可生产中小型冻干机的有:武汉、天津、沈阳等地。
目前在美国冻干食品年产量达500多万吨, 日本冻干设备总面积超过2万平米。
而我国冻干设备总面积估计只有3000平方米。
鉴于市场前景的吸引,目前已有20余个企业和研究机构从事冷冻干燥设备的研制。
从总体说,由于基础理论的研究不足,加以对国际发展情况了解不深,目前几乎正处于国际上二十世纪七、八十年代的状况。
尽管推出了各种不同的结构型式,但不可避免地会出现很多曲折,以至造成损失。
因此,了解国际上的发展历史和现状,认清冷冻干燥设备的发展趋势是建设和发展我国冷冻干燥产业的重要环节。
2. 真空冷冻干燥设备组成部分的国际研究现状从国际研究现状看,目前冷冻干燥设备的结构一般包括以下组成部分:2.1 干燥箱干燥箱的结构形式,有矩形和圆柱形两种。
从强度考虑,圆柱形优于矩形;从空间利用- 1 -率考虑,则矩形好于圆柱形。
圆柱形干燥箱的特点是箱体受力均匀,当直径比较小时可不采用加强筋,且易清洗,无死角;矩形干燥箱由于受力差,一般采用外加加强筋加固。
正是由于上述原因,目前矩形已逐渐被圆柱形结构所替代。
干燥箱内部有货架式加热板总成。
采用内置式冷阱的设备,则还装有冷阱。
干燥箱材质,基本上为不锈钢和碳钢加涂层两种。
采用不锈钢,更符合卫生要求,使用寿命长,无需维修,但造价相对较高。
2.2 加热系统按热量的提供方式,可分为直接加热和间接加热两类。
直接加热一般采用电加热、微波加热或红外加热器;间接加热这是最常使用的加热方式,它适用载热体先加热载热介质,再将载热介质用泵送入隔板。
加热方式主要有传导、辐射和微波三种形式。
传导加热,传热通过冻结层,温度受到限制,而且限于单向加热,生产效率相对较低,目前,除了特殊食品物料冻干的需要,基本上已很少采用;微波加热,热量产生于物料内部,具有加热速度快、加热选择性强等优点,本来是一种理想的手段,但使用于食品冷冻干燥,在技术上受到以下几方面的限制:1.干燥是在低压条件下进行的,而微波在低压下的应用,存在着辉光放电的风险。
对水蒸汽、空气这样的介质而言,在压力为13~600Pa范围内,辉光放电的倾向最大,而食品冷冻干燥设备理想的压力范围正好在13~133Pa之间,这就容易引起冻干食品的“链式反应”,最终导致冷冻干燥的失败,而且微波干燥易使冻干制品产生异味,因此,将微波加热应用到冻干机上,至今仍是一个难题。
2. 能量的利用率低,能耗过大,价格昂贵。
利用1kj能量,用微波加热比用蒸汽作热源,价格贵10~20倍。
3. 微波加热对冷冻干燥来说,过程难于控制,由于水比冰有更高的介电损耗系数,升华温度稍有偏离,一旦局部的冰融化成水,水将比冰更迅速加热,并将热再传给冰,过程进入恶性反应,从而使干燥成品的质量下降,成品率降低。
4.很难做到辐射场的高度均匀,目前的微波发生器加上波导,用于工业化生产的冻干设备,特别是间歇式冻干设备,由于微波的反射、吸收、重叠等因素,在技术上很难形成一个均匀的辐射场,从而导致各部分加热的不均匀,成品的合格率降低。
由于以上几点,在国外至今很少见到有微波加热的工业化生产冻干设备。
国内目前则已有两家以上的企业推出了微波加热冷冻干燥设备,但对以上这些问题并没有实质性的突破,因此,只能说是一种探索和试验。
到目前为止国际食品冷冻干燥的主流设备绝大多数采用双面辐射加热方式,而且基本都采用中空流道薄板式加热板,通过工质加热,差别在于如何提高加热板的辐射率,特别是特定波长的单色辐射率和辐射场的均匀性,各有不同的工艺诀窍。
辐射率高,能量利用率高,辐射场均匀,成品合格率就高,能耗就小,这是衡量设备性能优劣的重要因素。
- 2 -2.3 真空系统食品冷冻干燥设备真空的获得,在其发展历史上经历过两种不同形式。
一种是利用水蒸气喷射泵直接将升华出的大量水蒸汽排至大气;另一种是采用冷阱和机械泵组,升华的大量水蒸汽主要靠设备内部的冷阱捕集,不凝性气体靠机械泵抽出。
前一种形式,在发展初期曾比较普遍地被采用,例如用水蒸汽喷射泵,直接排除水蒸汽。
但随着冷冻干燥工艺的发展,这种结构因不能满足生产工艺的发展而且由于制冷技术的进步已有可能被冷阱和机械泵组合的结构所代替,20世纪70年代后在国外已不再采用蒸汽喷射泵作为食品冻干的排气手段。
主要是由于:1. 冷冻干燥工艺日益向低压发展,过去在133Pa至400Pa间干燥,现在多数物料需在133Pa以下至66Pa,甚至更低范围内干燥,要求其排水能力则向大规模发展。
而蒸汽喷射泵由于其抽气原理的限制,在低压范围排水能力急剧下降,要满足当前冻干工艺的要求,就必须串连庞大的多台、多级喷射泵,无论从设备投资、占地面积、能耗等因素考虑都趋于不合理。
2.蒸汽喷射泵的入口压力是工作蒸汽压力的函数,要控制入口压力的稳定,就必须严格控制工作蒸汽压力的波动,由于控制困难,造成性能不稳定。
3. 蒸汽耗量大、噪声大、运行费用高。
华中科技大学曾对国产2台50m2采用蒸汽喷射泵的冻干设备与机械真空泵对比,其运行成本前者比后者要高出30%,而且干燥箱的工作真空度只能保持在230Pa左右的水平。
目前,国内仍有少数企业在生产采用蒸汽喷射泵的食品冷冻于燥设备,而且都宣传其有某种先进性,但从用户反馈的信息来看,由于以上几个问题都不同程度的存在,效果并不好,说明国际上不再采用这种结构的理由也是有道理的。
当前,国外所有食品冷冻干燥设备真空的获得都采用冷阱加机械泵的组合,差异在于冷阱的结构和机械泵的匹配不尽相同。
2.4 制冷系统冷阱需要冷源,而且由于升华速率变化剧烈,负荷变化也剧烈,特别是在单箱工作条件下更为突出。
目前,国际主流设备均采用双级压缩活塞式机组或带经济器螺杆式机组,制冷系统则采取了不同的结构形式:2.4.1 由载冷剂冷却能适应负荷的剧烈变化和正确控制温度,但结构复杂,在载冷剂和制冷剂的热交换中能量有一定损失,热效率降低。
2.4.2 直膨式制冷剂在冷阱中相变换热,结构简单,设备投资少,缺点是对负荷的剧烈变化适应性差,不稳定,增加了操作的难度,冷阱温度不易控制。
- 3 -2.4.3 满液循环式这是一种新型的独特体制,为丹麦阿特拉斯RAY型,日本共和真空新TVS型,国内一些设备如新阳LG系列也采用。
其特点是,制冷剂在冷阱中满液循环,几乎无相变,实际上是以载冷剂的形式工作,离开冷阱,进入特制的分离器剧烈蒸发,气体分离后由压缩机再压缩,其余制冷剂温度降低,再经泵进入循环。
其热效率高,冷阱温度稳定,且较能适应负荷的剧烈变化,但结构特别复杂。
2.5 冷阱(水汽捕集器)从结构上分析,冷阱有外置式和内置式,单式和双式之分。
外置式冷阱是冷阱与加热部分分别设在独立的箱体内,中间以管路和阀门连接;内置式冷阱则冷阱与加热部分同置于一个箱内。
从发展趋势看,外置式冷阱由于水汽通过的流导小,设备的传质阻力小,能耗相应较大,且结构庞大,冷阱与干燥箱连结的管路又不易清洗等不利因素,自上世纪80年代中至90年代初已逐渐为内置式冷阱所替代。
目前,国际主流设备均为内置式,差别是冷阱所居位置不同,有直接置于加热部分下方,两侧或串接于后部之分。
直接置于下方的结构,水汽通路最短,易于热屏蔽和隔离,更符合食品卫生HACCP体系的要求。
单式冷阱一般为水汽捕集终了时再融冰的体制;双式则为两个冷阱交替捕集水汽和融冰,两者交替连续进行(简称CDI系统),由于冰层较薄即转入融冰,管束表面始终处于较低的温度,捕集效率相对较高、恒定,捕集面积可相对减少、结构紧凑、且不需单独的融冰周期,有利于提高生产效率。
冷阱设计的优劣对冷冻干燥设备的性能起着十分关键的作用。
冷阱是在真空条件下实现水汽凝华的一种冷凝器,它同常压下水汽的冷凝有很大差别。
我国在这个领域的基础研究和实践经验均很不足,国外文献也较少具体报道,自行设计的条件还很不成熟。
国内个别企业,借用常压下冷凝器的设计思路,采用在管束上加翅片的方法来增大捕集面积。
从冷阱工作的机理属于分子吸附理论的角度看,并不是一种好的选择,反而带来负面的影响。
2.6 融冰系统主要为两种不同形式,一种是水直接喷淋和浸没,结构简单,但缺点是融冰占用时间长,影响整体生产效率,而且耗水量大;另一种是负压蒸汽融冰,基本不耗水,而且可以采用双冷阱交替式体制,融冰不占用生产周期。
国内有些设备为了缩短融冰时间,也有采用热氨融冰的方式,由于冷阱结冰的温度比一般蒸发器的霜层低得多,采用热氮,温度变化造成的应力大得多,将降低冷阱的使用寿命,并且如果操作不当,极易使冷阱损坏。
2.7 控制系统由于冷冻干燥过程周期长,对温度、压力控制的准确性要求高,为了确保产品质量的一致性,整个干燥过程均应按设定自动控制。
目前,国内冷冻干燥机的控制系统采用的硬件一般有以下几种:继电器控制,单片机控- 4 -制,可编程控制器及工业计算机控制。
国际主流设备均采用PLC(可编程控制器)和智能温度、压力控制组合的体制,它较一般PC机方案抗干扰能力强,控制精度高和易于操作。
2.8 辅助系统一般包括冻结部分和物料输送系统,大都采用强制风冷式冻结隧道,输送系统则有吊轨式和地面台车式之分。
3. 相对国际冷冻干燥设备结构的研究现状,国内应重视以下研究方向冻干设备必须提高质量,降低成本、能耗,实现标准化。