真空干燥技術(shù)及設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(2)

3 凍干工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
目前,研究凍干工藝的人員比研究凍干設(shè)備的人員要多,研究食品凍干工藝的人員比研究醫(yī)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(chǎn)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(jìn)行優(yōu)化研究, 不能算是*工藝, 從實驗室走入生產(chǎn)車間還應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化, 使其適合于產(chǎn)業(yè)化、快速、節(jié)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(shù)要求,這是凍干食品走向成熟的標(biāo)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(guān)系重大,產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)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(guān)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(yán)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(hù)劑,這是技術(shù)水平很高的工作, 國內(nèi)外有不同的凍干保護(hù)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(jīng)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(xué)做藥理實驗證明了與新鮮皮膚的藥理作用相同, 復(fù)水后在生物顯微鏡下做組織觀察, 與鮮皮細(xì)胞組織基本相同。現(xiàn)正在國家自然科學(xué)基金的資助下,與中國醫(yī)科大學(xué)合作開展家兔角膜的凍干實驗研究。

4 凍干理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
      真空冷凍干燥技術(shù)的理論研究可概括為低壓低溫傳熱傳質(zhì)的理論研究,非穩(wěn)態(tài)流場的理論研究和熱物性參數(shù)與其測量方法研究三大部分。其中低壓低溫傳熱傳質(zhì)的理論研究進(jìn)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(wěn)態(tài)模型(URIF) ; 另一種是1968 年Dryer [6 ]等提出的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)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(zhǔn)確,描述傳質(zhì)過程誤差較大。主要問題是在傳質(zhì)過程中要發(fā)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(wěn)態(tài)過程。多孔通道的結(jié)構(gòu)尺寸還與預(yù)凍速度、被凍干物料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)等有關(guān)。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(zhì)的理論研究重點是研究發(fā)生在被凍干物料內(nèi)部的過程。非穩(wěn)態(tài)流場的理論研究,重點是研究物料之外、凍干機(jī)之內(nèi)的低壓低溫空間環(huán)境。描述該空間環(huán)境的參數(shù)有溫度、壓力、濕度等,這些參數(shù)形成的溫度場、壓力場、濕度分布等都是隨時間變化的非穩(wěn)態(tài)流場,這些非穩(wěn)態(tài)流場的模擬方法至今還是個難題。凍干機(jī)捕水器中的非穩(wěn)態(tài)流場中又增加了一個汽- 固相變的問題,使研究更加復(fù)雜化。因此,近幾年雖然有人研究并發(fā)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(zhì)理論研究還是非穩(wěn)態(tài)流場理論研究,都需要一些熱物性參數(shù),例如被凍干物料的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)、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(shù)據(jù),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(shù)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(shù)。例如,在真空條件下霜層的密度、厚度、導(dǎo)熱系數(shù)等都隨時間、溫度、壓力而變化,研究工作相當(dāng)困難,進(jìn)展緩慢。

5 結(jié)束語
     從上述分析可見,凍干技術(shù)發(fā)展很快,存在問題也不少。邁向21 世紀(jì)的凍干技術(shù),除了在設(shè)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(chǎn)品銷售情況不景氣, 除市場受東南亞經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響外, 也受凍干產(chǎn)品質(zhì)量和品種的制約。國內(nèi)市場受凍干產(chǎn)品的價格限制,也受新鮮果蔬生產(chǎn)和保鮮技術(shù)的沖擊。開拓市場的方向應(yīng)該是上品種、重質(zhì)量、降價格、面向國外。凍干技術(shù)還需開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域,生命科學(xué)、材料科學(xué)等都是凍干技術(shù)的交叉學(xué)科,是很有發(fā)展前途的領(lǐng)域,應(yīng)該作為開發(fā)應(yīng)用新領(lǐng)域的范圍。

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