L'essiccazione sotto vuoto è stata ampiamente utilizzata nell'industria alimentare. Negli ultimi anni, con la combinazione della tecnologia del vuoto, della tecnologia di riscaldamento a microonde e di altre tecnologie di essiccazione, sono comparsi alcuni nuovi tipi di dispositivi di essiccazione sotto vuoto.0.
Introduzione allo stato attuale, un'importante tendenza di sviluppo della tecnologia di trasformazione alimentare è * un grande limite per mantenere la nutrizione e il gusto del cibo, e la scelta della tecnologia e dell'attrezzatura per l'essiccazione ha una grande influenza sulla nutrizione, sul colore e sul sapore del prodotto alimentare. L'essiccazione degli alimenti ha molte caratteristiche legate al "cibo". È diverso dall'essiccazione dei prodotti chimici. Il primo deve considerare l'igiene alimentare, la perdita nutrizionale, i cambiamenti di colore e sapore, ecc. L'essiccazione degli alimenti è diversa dall'essiccazione dei prodotti medici, perché il cibo è spesso un prodotto a basso valore aggiunto e i farmaci sono generalmente prodotti ad alto valore aggiunto, il primo deve considerare l'economia del processo di essiccazione. Intorno alla "qualità ed economia", negli ultimi anni, la tecnologia e le attrezzature per l'essiccazione degli alimenti hanno fatto molti progressi e il vuoto e altri metodi di essiccazione o tecnologia di riscaldamento combinati hanno conferito al dispositivo di essiccazione sotto vuoto una nuova connotazione e vitalità.1.
Le caratteristiche dell'essiccazione sotto vuoto degli alimenti: L'essiccazione sotto vuoto si basa sul principio fondamentale che la pressione del vapore saturo dell'acqua è strettamente correlata alla temperatura. In condizioni di vuoto, il punto di ebollizione dell'acqua diminuisce. Cioè, operando sotto vuoto, cioè operando a basse temperature, si può evitare la distruzione di nutrienti come le vitamine ad alte temperature, e allo stesso tempo aumentare la velocità di essiccazione. Inoltre, in un sistema a vuoto, il contenuto di aria per unità di volume è inferiore a quello dell'atmosfera. L'essiccazione del cibo in questo ambiente relativamente carente di ossigeno può ridurre o addirittura evitare l'ossidazione dei grassi, l'imbrunimento dei pigmenti o altri deterioramenti ossidativi negli alimenti. Pertanto, l'essiccazione sotto vuoto può ottenere una migliore qualità degli alimenti.
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Le tradizionali apparecchiature di essiccazione sotto vuoto sono ampiamente utilizzate nell'industria alimentare, farmaceutica, chimica e di altro tipo. In Cina sono stati sviluppati e introdotti anche vari dispositivi di essiccazione sotto vuoto e le loro forme strutturali sono diverse. Le forme comunemente utilizzate nell'industria alimentare includono principalmente essiccatori sottovuoto a scatola, a doppio cono, essiccatori sottovuoto a nastro, ecc. Questi tradizionali dispositivi di essiccazione sottovuoto utilizzano principalmente aria calda, vapore o elettricità per il riscaldamento e trasferiscono il calore dall'esterno all'interno del materiale secondo i principi di conduzione del calore, convezione o irraggiamento.
2.1 Essiccatore sottovuoto a scatola L'essiccatore sottovuoto a scatola è il tipo più antico e più semplice di essiccatore sottovuoto. All'interno della camera di essiccazione sotto vuoto sono presenti più piastre riscaldanti cave. Generalmente, il vapore viene fatto passare attraverso le piastre riscaldanti per il riscaldamento, ma è possibile utilizzare anche il riscaldamento elettrico o altro riscaldamento per radiazione. I materiali vengono posti in un vassoio metallico sulla piastra riscaldante. Il calore viene condotto all'interno dei materiali, facendo evaporare l'umidità. Gli essiccatori sottovuoto a scatola sono ancora oggi ampiamente utilizzati nella pratica e sono adatti per l'essiccazione di liquidi, liquame, polvere e materiali alimentari sfusi.
2.2 Essiccatore sottovuoto a doppio cono: L'essiccatore sottovuoto a doppio cono fa ruotare un contenitore conico con una camicia simmetrica. Il materiale viene continuamente rimescolato dall'inclinazione intrinseca del cono interno. Il vapore o i vettori riscaldanti vengono immessi in un lato dell'albero rotante attraverso un giunto rotante e il materiale viene scaricato attraverso un tubo di scarico con uno schermo filtrante al centro dell'altra estremità dell'albero. L'essiccatore sottovuoto a doppio cono può raggiungere un elevato grado di vuoto, ha una struttura interna semplice, è facile da pulire e tutti i materiali possono essere scaricati.
2.3 Essiccatore a nastro sottovuoto L'essiccatore a nastro sottovuoto è composto da un nastro continuo in acciaio inossidabile, avvolto attorno al tamburo di riscaldamento e al tamburo di raffreddamento. La struttura è multistrato, formando il corpo principale dell'essiccatore, quindi viene posta in una camera a vuoto chiusa. I materiali vengono distribuiti in uno strato sottile sulla piastra riscaldante del nastro e si muovono insieme ad essa. A causa delle condizioni di vuoto, i materiali sono in uno stato di ebollizione e formano schiuma sulla piastra riscaldante, quindi il prodotto finito presenta porosità. L'intero sistema funziona in modo chiuso con buone condizioni igieniche. Il grado di vuoto operativo effettivo è compreso tra 100 e 10 Kpa e la temperatura di riscaldamento è di circa 150 ℃. Le sue condizioni operative (temperatura e tempo di essiccazione) si collocano tra la liofilizzazione e l'essiccazione a spruzzo. La qualità del prodotto finito è molto vicina a quella della liofilizzazione, ma la liofilizzazione è un funzionamento intermittente mentre l'essiccatore a nastro sottovuoto funziona in modo continuo. È particolarmente adatto per l'essiccazione di alimenti sensibili al calore e altamente ossidati. Può essere utilizzato per materiali liquidi o pastosi. È comunemente usato negli alimenti per essiccare il succo d'arancia, il succo di pomodoro, il tè solubile, ecc.
2.4 Essiccatore a tamburo sottovuoto L'essiccatore a tamburo sottovuoto sigilla il tamburo in una camera a vuoto. Nell'essiccatore a tamburo sottovuoto, l'alimentazione, lo scarico e la raschiatura devono essere tutti controllati dall'esterno della camera di essiccazione, quindi il costo di essiccazione è molto elevato. Pertanto può essere utilizzato solo per l'essiccazione di alimenti molto sensibili al calore, come succhi di frutta, lievito, alimenti per bambini, ecc.
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Nuovi progressi nelle apparecchiature di essiccazione sotto vuoto: le tradizionali apparecchiature di essiccazione sotto vuoto utilizzano principalmente la conduzione del calore, la convezione o l'irraggiamento per il riscaldamento, che è lento e non uniforme. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno combinato la tecnologia del vuoto con la tecnologia di riscaldamento a microonde e altre tecnologie di essiccazione, dando origine ad alcuni nuovi tipi di apparecchiature di essiccazione sotto vuoto.
3.1 L'acqua liofilizzata sotto vuoto ha tre stati aggregati, vale a dire liquido, solido e vapore. Man mano che la pressione continua a diminuire, il punto di congelamento cambia poco, mentre il punto di ebollizione si abbassa sempre di più, avvicinandosi sempre di più al punto di congelamento. Quando la pressione scende ad un certo valore, il punto di ebollizione si combina con il punto di congelamento e il ghiaccio solido può trasformarsi direttamente in vapore senza passare attraverso lo stato liquido. La pressione del punto triplo dell'acqua è 610,5 Pa e la temperatura del punto triplo è 0,0098 ℃. Quando la pressione è inferiore alla pressione del punto triplo, il ghiaccio solido può assorbire calore e trasformarsi direttamente in vapore acqueo gassoso. Proprio qui risiede il principio della liofilizzazione. Durante la liofilizzazione sotto vuoto, il prodotto viene posto in una camera a vuoto tra due piastre riscaldanti. Il riscaldamento a infrarossi lontani a bassa temperatura viene utilizzato per garantire un'asciugatura uniforme. La temperatura delle piastre riscaldanti viene controllata con precisione in base alla curva di riscaldamento del processo di essiccazione. La scelta del grado di vuoto dovrebbe garantire che tutta l'umidità rimanga sotto forma di ghiaccio durante tutto il processo di essiccazione e non si dissolva. Per la maggior parte delle verdure e delle carni è appropriato un grado di vuoto compreso tra 0,5 e 1 Pa, corrispondente a una temperatura di sublimazione di circa 25 ℃. Poiché il cibo liofilizzato sotto vuoto viene disidratato a una temperatura molto bassa, la perdita di nutrienti e sostanze aromatiche nel cibo è minima, il che può conservare nella massima misura la nutrizione e il sapore originali. Ha eccellenti proprietà di reidratazione e può essere ripristinato in pochi secondi o minuti. Il colore, il gusto e la forma sono sostanzialmente gli stessi dei prodotti freschi. Esistono molti prodotti liofilizzati sotto vuoto: caffè, tè solubile, succhi di frutta, erbe aromatiche, ecc. Per le verdure, ci sono scalogno, aglio, zenzero, funghi, carne, capesante, ecc. La liofilizzazione sotto vuoto richiede un grande investimento una tantum, che allontana molti produttori di alimenti. Ad esempio, l'attrezzatura di liofilizzazione RAY50 di ATLAS in Danimarca (con un'area di liofilizzazione di 45 metri quadrati)
Il prezzo indicato ammonta a 1,05 milioni di dollari USA. I liofilizzatori domestici sono appena agli inizi e il divario qualitativo rispetto ai prodotti stranieri è ancora notevole. Inoltre, anche il costo di produzione della liofilizzazione sotto vuoto è relativamente elevato. Questo perché richiede il mantenimento di un vuoto elevato e una temperatura bassa (-25 ℃), con un lungo tempo di asciugatura e un elevato consumo di energia. Questi fattori comportano una grande resistenza all’applicazione della liofilizzazione nell’industria alimentare.
3.2 L'essiccatore sottovuoto a getto continuo è noto anche come (essiccatore a spruzzo Filtermat)
L'essiccatore sottovuoto a getto continuo, noto anche come essiccatore a spruzzo Filtermat, è essenzialmente una combinazione di un essiccatore sottovuoto a nastro e un essiccatore a spruzzo. Niro
L'essiccatore sviluppato dalla Hudson Company ha risolto con successo il problema dell'essiccazione degli alimenti appiccicosi ----, come materiali alimentari ad alto contenuto di zuccheri, ad alto contenuto di grassi o ad alto contenuto di acidi. I materiali ad alta viscosità si attaccheranno al muro quando si utilizzano gli atomizzatori tradizionali, rendendo difficile l'asciugatura. Durante il processo di essiccazione, il materiale viene spruzzato verticalmente verso il basso nella camera di essiccazione a spruzzo tramite ugelli a pressione e anche l'aria calda viene spruzzata verso il basso. Il materiale in polvere semisecco si accumula sul nastro a rete mobile e il gas di scarico viene scaricato dalla ventola. Il materiale essiccato si sposta ulteriormente, si raffredda e viene raccolto sul nastro a rete. A causa del mantenimento di un grado di vuoto moderato all'interno della torre di spruzzatura, la temperatura dell'aria calda deve essere solo di circa 100 ℃, mentre la temperatura generale dell'aria calda per l'essiccazione a spruzzo è di circa 150 ℃. Pertanto, la perdita di materiali sensibili al calore è minore e, allo stesso tempo, l'altezza all'interno della torre di spruzzatura è ridotta.
3.4 Asciugatura sotto vuoto a microonde Le microonde sono un'onda di radiazione elettromagnetica con una lunghezza d'onda compresa tra 1,0 e 0,001 metri e una frequenza compresa tra 300 e 300.000 MHZ, che è penetrante. Il principio dell'essiccazione a microonde è il seguente: il generatore di microonde irradia microonde sui materiali da essiccare. Quando le microonde entrano all'interno dei materiali, fanno sì che le molecole polari come l'acqua ruotino in modo sincrono con la frequenza delle microonde. Ad esempio, quando si essiccano prodotti vegetali con microonde a 915 MHz, le molecole di acqua polare all'interno delle verdure ruotano 915 milioni di volte al secondo. Il risultato di una rotazione così rapida di molecole polari come l’acqua è che i materiali generano calore da attrito istantaneamente. Ciò fa sì che la superficie e l'interno del materiale si riscaldino simultaneamente, consentendo a un gran numero di molecole d'acqua di fuoriuscire dal materiale, ottenendo l'effetto di asciugatura del materiale. I metodi di riscaldamento tradizionali come vapore, aria calda ed elettricità trasferiscono il calore dall'esterno all'interno del materiale secondo i principi della conduzione del calore, convezione e irraggiamento. Ci vuole un certo tempo perché il calore si diffonda dall'esterno verso l'interno. Minore è la prestazione di conduzione del calore del materiale, maggiore sarà il tempo necessario. Pertanto, la velocità di riscaldamento è lenta, il riscaldamento non è uniforme e il consumo di energia è elevato. Il riscaldamento a microonde fa sì che l'oggetto da riscaldare diventi la fonte di calore, quindi viene chiamato metodo di riscaldamento interno. Le microonde attraversano il cibo da tutte le direzioni, riscaldando contemporaneamente sia l'interno che l'esterno del cibo. Non richiede un mezzo di trasferimento del calore né utilizza la convezione. La temperatura interna ed esterna degli alimenti aumenta contemporaneamente. La velocità di riscaldamento è rapida e uniforme e richiede solo una frazione o poche decine di temperatura rispetto ai metodi di riscaldamento tradizionali. Può anche preservare meglio le vitamine negli alimenti e il colore, l'aroma e il gusto originali del cibo. Gli esperimenti hanno dimostrato che la clorofilla, le vitamine e altri nutrienti nelle verdure fresche essiccate al sole rimangono solo al 3%, mentre quelle essiccate all'aria possono trattenere il 17%, quelle essiccate rapidamente all'aria calda possono trattenere il 40%, quelle essiccate al microonde possono trattenere dal 60% al 90% e quelle liofilizzate sotto vuoto possono trattenere il 97%. L'essiccazione sotto vuoto a microonde è una combinazione organica della tecnologia a microonde e della tecnologia del vuoto, che sfrutta appieno le caratteristiche del riscaldamento a microonde rapido e uniforme e del basso punto di vaporizzazione dell'acqua in condizioni di vuoto. È una tecnologia di essiccazione molto promettente. Negli ultimi anni la tecnologia di essiccazione sotto vuoto a microonde è passata dal laboratorio alla produzione industriale in Francia, Giappone e Stati Uniti. Questa tecnologia è molto adatta per la lavorazione profonda di alimenti sensibili al calore.
L'Università della California negli Stati Uniti ha collaborato con una certa azienda per utilizzare l'essiccazione sotto vuoto a microonde per l'uva passa senza semi, che ha mantenuto la forma e il colore originali degli acini ed evitato i difetti del processo tradizionale (essiccazione in aria calda a 65 ℃ per 24 ore), come i cambiamenti nel colore, nella forma, nel sapore e nei componenti nutrizionali del prodotto. La qualità del prodotto è stata notevolmente migliorata. L'essiccatore sottovuoto a microonde (2450 MHz, 48 Kw) prodotto dalla French International Microwave Company ha un diametro di 1,5 metri e una lunghezza di 12 metri nella camera di essiccazione sotto vuoto a microonde. Viene utilizzato per elaborare la polvere d'arancia istantanea. Il prodotto non solo conserva il colore, l'aroma e il gusto originali, ma ha anche una ritenzione di vitamine molto più elevata rispetto all'essiccazione a spruzzo. Negli ultimi anni c’è stata un’enorme richiesta di verdure disidratate di fascia alta sia in patria che all’estero. Il processo di essiccazione è la chiave per determinare la qualità delle verdure disidratate. Sebbene la liofilizzazione sotto vuoto venga utilizzata per preparare verdure disidratate di buona qualità, l'attrezzatura per la liofilizzazione sotto vuoto è costosa e il costo di produzione è elevato. Dagli anni '80, all'estero viene utilizzata l'aria calda sottovuoto a microonde (dal 45% al 55%) per produrre verdure disidratate. In termini di qualità, è paragonabile ai prodotti realizzati mediante il processo di liofilizzazione, ma con un investimento una tantum inferiore e una significativa riduzione del costo totale.
4 Considerazioni conclusive (1
L'essiccazione sotto vuoto presenta una serie di vantaggi come la bassa temperatura di essiccazione, relativa anossia nell'essiccatoio, evitando l'ossidazione dei grassi e la doratura dei pigmenti, che è adatta per l'essiccazione di materiali alimentari sensibili al calore. Inoltre, il costo dell'attrezzatura e quello dell'essiccazione sono relativamente bassi e l'essiccazione sotto vuoto svolge un ruolo importante nell'essiccazione degli alimenti. (2
L'essiccazione sotto vuoto combinata con la tecnologia di riscaldamento a microonde o altri metodi di essiccazione, ci sono molti nuovi dispositivi di essiccazione sotto vuoto, che conferiscono all'essiccazione sotto vuoto una nuova connotazione e vitalità. (3
Essiccazione a microonde sotto vuoto per assorbire i vantaggi sia dell'essiccazione a microonde che dell'essiccazione a vuoto, la tecnologia di essiccazione è promettente, suggerita per accelerare lo sviluppo, lo sviluppo del dispositivo di essiccazione a microonde sotto vuoto nel nostro paese.
