真空干燥技術及設備的現狀及發展趨勢(2)

3 凍干工藝的現狀及發展趨勢
目前,研究凍干工藝的人員比研究凍干設備的人員要多,研究食品凍干工藝的人員比研究醫藥凍干工藝的人員要多。被研究的凍干食品品種也越來越多。僅就本校已研究過的凍干品種有:

 (1) 中草藥類:人參、冬蟲夏草、山藥。

(2) 水果類:桃、梨、蘋果、香蕉、草莓。

(3) 蔬菜類:蔥、菠菜、洋蔥、胡蘿卜。

(4) 肉類:牛肉、牛肝、雞肝。

(5) 水產類:蝦、海帶、海參、扇貝。

(6)其它類:蜂蜜、幼竹鮮汁、紫草紅色素、“勿忘我”鮮花等。

本校研究的凍干工藝都沒有進行優化研究, 不能算是*工藝, 從實驗室走入生產車間還應該進一步優化, 使其適合于產業化、快速、節能的要求。有的單位對幾種食品的凍干工藝研究得比較出色,其中比較有代表性的食品是蘑菇、大蒜粉、蘆筍、速溶咖啡、速溶茶等,并給出了脫水大蒜和脫水洋蔥的技術要求,這是凍干食品走向成熟的標志。

    西藥、血液制品和生物制品的凍干工藝比較難,工藝成熟與否關系重大,產品質量直接關系到人的生命安全。所以研究人員比較少,研究成果有一定時間的保密性。西藥凍干的關鍵問題是避免染菌,一但染菌就會造成重大事故。生物制品則要求更加嚴格,除避免染菌外還要防止菌種變異,保持活菌活毒的活性。在凍干過程中要加入添加劑和保護劑,這是技術水平很高的工作, 國內外有不同的凍干保護劑, 我國六大生物制品研究所之間也各有妙方。

    生物體的凍干工藝已經提到了日程上,本校將灰鼠皮膚去毛凍干后在沈陽藥科大學做藥理實驗證明了與新鮮皮膚的藥理作用相同, 復水后在生物顯微鏡下做組織觀察, 與鮮皮細胞組織基本相同。現正在國家自然科學基金的資助下,與中國醫科大學合作開展家兔角膜的凍干實驗研究。

4 凍干理論的研究現狀及發展趨勢
      真空冷凍干燥技術的理論研究可概括為低壓低溫傳熱傳質的理論研究,非穩態流場的理論研究和熱物性參數與其測量方法研究三大部分。其中低壓低溫傳熱傳質的理論研究進行得比較早,效果比較明顯,目前*的凍干模型可歸納成三種:一種是1976 年Sandall 等提出的冰界面均勻后移的穩態模型(URIF) ; 另一種是1968 年Dryer [6 ]等提出的準穩態模型; 第三種是1979 年Litchield 等提出的吸附- 升華模型。這幾種模型都可以描述凍干過程,但又都存在著不足,描述傳熱過程比較準確,描述傳質過程誤差較大。主要問題是在傳質過程中要發生固- 汽相變,水蒸氣在多孔的通道中傳遞,通道長度要隨時間不同而變化,是非穩態過程。多孔通道的結構尺寸還與預凍速度、被凍干物料的物質結構等有關。從近幾年的研究報道中還沒有見到有新的突破。凍干過程傳熱傳質的理論研究重點是研究發生在被凍干物料內部的過程。非穩態流場的理論研究,重點是研究物料之外、凍干機之內的低壓低溫空間環境。描述該空間環境的參數有溫度、壓力、濕度等,這些參數形成的溫度場、壓力場、濕度分布等都是隨時間變化的非穩態流場,這些非穩態流場的模擬方法至今還是個難題。凍干機捕水器中的非穩態流場中又增加了一個汽- 固相變的問題,使研究更加復雜化。因此,近幾年雖然有人研究并發表了論文,但都沒有形成有效的理論,仍然是值得深入研究的課題之一。無論是傳熱傳質理論研究還是非穩態流場理論研究,都需要一些熱物性參數,例如被凍干物料的密度、導熱系數、傳質系數、水分含量等。由于被凍干物料是各種各樣的,無法查找這些數據,需要自己測量。測量時采用什么方法、什么儀表、什么原理等都是研究的課題。還有一類熱物性參數測量更是比較困難,這就是在低溫低壓下濕空氣和霜層的特性參數。例如,在真空條件下霜層的密度、厚度、導熱系數等都隨時間、溫度、壓力而變化,研究工作相當困難,進展緩慢。

5 結束語
     從上述分析可見,凍干技術發展很快,存在問題也不少。邁向21 世紀的凍干技術,除了在設備、工藝和理論方面開展更新、更好、更深入地研究之外,還有待于開拓市場。目前凍干產品銷售情況不景氣, 除市場受東南亞經濟危機的影響外, 也受凍干產品質量和品種的制約。國內市場受凍干產品的價格限制,也受新鮮果蔬生產和保鮮技術的沖擊。開拓市場的方向應該是上品種、重質量、降價格、面向國外。凍干技術還需開發新的應用領域,生命科學、材料科學等都是凍干技術的交叉學科,是很有發展前途的領域,應該作為開發應用新領域的范圍。

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