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真空冷却技术在食品加工中的应用

  真空冷却技术是在真空下水分快速蒸发的预冷技术,可用于食品尤其适于叶类蔬菜的冷却,是一种快速有效的冷却方法,本文主要对真空冷却技术的原理,真空冷却设备以及在食品中的应用加以介绍。 

    真空冷却技术是一种快速冷却的方法,它是食品冷冻冷藏链中不可缺少的环节之一,真空冷却是将被冷却的产品放在真空室内,通过真空泵抽真空,造成一个低压环境,使产品内部的水分得以蒸发,由于水分的蒸发吸热导致产品温度下降,产品的温度一般在0~10℃。与常规冷却方法如风冷却、冰冷却和水冷却相比,真空冷却的特点是冷却速度快、操作方便、冷却均匀、清洁、产品不会受到污染,可以在规定的时间内将产品冷却到要求的温度(0~10℃)。真空冷却在几十年前就已经被应用到莴苣、蘑菇、切花等园艺产品的预冷,近几年来,它又被应用到肉类及其肉制品的预冷。 

真空冷却技术在食品加工中的应用        

真空冷却技术原理 

1.1 真空预冷机原理是利用抽真空降压的方法,使物料内水分在低压状态下蒸发,在吸收自身热量的同时,使食品内能减少和品温下降的一种冷却方式。真空冷却就是食品自身中的自由水在低压、低温下快速汽化的相变过程。与传统的冷却方法不同,真空冷却过程不需要外界传热介质参与,它是靠食品自身水分而降温的过程,所以真空冷却又被称为“自我冷却”。 真空冷却过程是一个复杂的传热传质过程,其中涉及到能量和质量的交换以及水分在被冷却产品内部的迁移。其基本过程主要分为两个阶段:首先是真空室内的压力降低到产品初始温度对应的饱和压力,在饱和压力下,闪点出现。在这个阶段,蒸发很慢,冷却的效果也不明显;然后进入第二阶段,压力继续降低,蒸发开始进行,随着蒸发的进行,产品的温度开始降低,一直进行到预先设定的温度。但是蒸发的蒸汽必须通过冷凝器和真空泵除去。

 1.2 真空冷却技术特点 

1.2.1 优点  真空冷却最突出的优点是能在很短的时间内将食品冷却到0 ℃以上, 保持食品的品质, 并节省能源,操作方便,提高工作效率。食品在真空冷却室内被预冷,减少了腐败菌的污染, 从而延长食品的保质期和货架期, 提高食品的食用安全性。真空冷却占地面积小,不需要特殊设备,可以控制冷却速度和最终冷却速度,耗能低, 节省加工成本,提高经济效益。 

1.2.2 缺点  真空冷却的主要缺点是在初期投入较大,成本高,由于食品水分的蒸发造成其重量的减少。同时,水分散失对有些食品的品质如结构、感观等会产生不利影响。同时目前只能是间歇操作,还不能实现连续化生产,生产率低。另外,冷却过程水分的消耗是不可避免的,此技术就是依靠物料中的水分蒸发吸收热而制冷,所以真空冷却技术的商业化应用受到一定限制。 

真空冷却技术在食品加工中的应用

  快速冷却机真空预冷机装置 

2.1 真空冷却装置  食品真空冷却装置主要由真空室、真空系统、冷却水循环系统、制冷系统及控制系统组成。真空室是长方形的, 内有搁架; 真空系统由一级蒸气喷射泵和二级真空泵组成; 冷却水循环系统包括循环泵、冷凝器、平衡罐及管路; 制冷系统由冷水机组、循环泵组成; 控制系统通过多个阀门, 实现温度和压力的实时检测与控制。 2.2 主要工艺流程  真空冷却的具体工艺过程是: 物料放入真空室后密闭, 开始阶段蒸气喷射泵及真空泵从真空室里抽走空气, 真空室压力不断降低, 在压力达到产品的饱和压力之前, 产品中水分不会大量蒸发, 真空泵的运行还不能对产品制冷。随着压力降低, 当真空室内的压力低于饱和蒸气压时, 产品中水分开始大量汽化, 同时从产品中吸收热量, 使产品迅速降温, 此时的状态称为闪点(flash point)。从产品中蒸发出来的水蒸气被喷射泵抽出, 通过列管式冷凝器时绝大部分水蒸气被冷凝排出, 剩下少量蒸气及不凝性气体由真空泵抽走。当温度降到接近与压力相对应的饱和蒸气温度区域时, 温降速度减缓, 直至温度平稳, 达到产品的冷却终温。制冷系统的作用是降低冷却水的温度, 提高冷凝器的冷凝能力。

真空冷却技术发展趋势及展望  

真空冷却是一种先进的冷却技术,人们对它的认识还不很深入。目前对真空冷却技术机理分析较少,对冷却过程的失水控制、压力控制、温度控制以及系统优化节能分析还很浅。今后真空冷却技术的研究趋势在于:  (1) 对不同的物料进行传热、传质机理分析,对冷却过程进行优化控制,取得合理冷却效果。  (2) 加强真空冷却对产品品质影响的研究,并要解决冷却过程中水分损失和冻害等不利问题。  (3) 对不同物料的真空冷却过程进行动态模拟,以便更深入地理解真空冷却技术的机理,有助于真空冷却装置的优化设计以及冷却过程自动化控制的实现。  (4) 加强真空冷却在不同的园艺产品预冷和食品冷却中应用效果的研究,扩大其在食品行业的应用范围。  随着人们对真空冷却技术的深入研究,相信真空冷却技术在食品加工中会有更广的应用和良好的发展前景。

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