一种真空冷冻干燥方法以及真空冷冻干燥机与流程

本发明涉及冷冻干燥领域，特别是一种真空冷冻干燥方法以及真空冷冻干燥机。

背景技术：

传统的果蔬粉生产时冷冻、粉碎、干燥步骤是通过不同的装置分开进行的，果蔬放在标准托盘用真空冷冻干燥机干燥时，果蔬的顶部暴露层干燥速度快于底部，易造成干燥速度慢而且干燥均匀度不一致，而且由传统的托盘冷冻干燥所产生的粉末，要求该产品是机械地：粉碎、切割、研磨等机械加工过程中的颗粒直径的减小，对细胞结构有决定性的危害，此外，机械研磨所产生的摩擦可能会使粉末加热，因此传统工艺流程长，产品质量难控制，卫生方面存在隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种工艺流程短、产品质量优、健康卫生的一种真空冷冻干燥方法以及真空冷冻干燥机。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种真空冷冻粉碎干燥方法，包括以下步骤：

第一步，清洗需要生产冻干粉的果蔬并将果蔬加工成每个个体小于1cm³的果蔬小块，滤干果蔬小块表面的水分；

第二步，将果蔬小块投入干燥机罐体内；

第三步，对干燥机罐体内部进行制冷，使干燥机罐体内部温度降低至-50℃到-60℃之间，然后开启干燥机罐体内的粉碎机粉碎果蔬小块；

第四步，打开真空泵，使干燥机罐体内的真空度控制在100Pa以内并维持30min以上；

第五步，对干燥机罐体进行加热，控制罐体温度为40-50℃，干燥时间为5-7小时；

第六步，关闭设备运行并从干燥机罐体的出料口取出果蔬粉入库。

本发明具有以下有益效果：

1、原料粉碎后增加了暴露的表面面积，从而导致超快速和更一致的干燥。

2、干燥和粉碎发生在同一个步骤，在一个单元完成整个过程。原料进去，出来一个非常精细的成品粉，消除了多个处理过程，减少了污染的风险。

3、本发明实现了更快、更一致、更有效的产生低水分含量粉末，消除了微生物生长和酶降解产品的水分使得果蔬粉能更好地保存。

4、果蔬在低温时会发脆比较容易粉碎，而且低温粉碎更好的保持物料的营养成分，是一个自然结果，实现无出血，避免了在细胞水平上加热或损坏产品。

5、本发明实现动态冷冻干燥，很自然地产生很容易被吸收的颗粒，颗粒具有天然的多孔结构，增加了每单位重量产品的表面积。

本发明将冷冻、干燥、粉碎功能集于一体，原料投入到成品在同一设备中完成，简化了生产流程，质量可控，卫生有保证。

优选的，为了保证果蔬小块的粉碎效果，第二步中果蔬小块的总容积不超过干燥机罐体总容积的二分之一。

优选的，为了优化果蔬小块的粉碎效果，第二步中果蔬小块的总容积为干燥机罐体总容积的三分之一。

优选的，为了优化果蔬小块的粉碎效果，更好地保持果蔬的营养成分，第三步中，先向干燥机罐体内充装液态二氧化碳，充装完毕后，二氧化碳从通气阀门处蒸发排出，通过液态二氧化碳的蒸发吸热对罐体进行制冷，控制通气阀门处二氧化碳的排出速度使干燥机罐体内温度保持在-50℃到-60℃之间，然后启动干燥机罐体内的粉碎机对果蔬进行粉碎操作，二氧化碳排放完后继续粉碎30min，然后关闭粉碎机。

优选的，为了优化粉碎机的粉碎效果，第三步中粉碎机的转速控制在2500rpm-3000rpm。

优选的，保证果蔬的粉碎效果，制冷以及粉碎时温度保持在-55℃。

优选的，本发明还提供一种实现上述真空冷冻干燥方法的真空冷冻干燥机，包括干燥机罐体、真空泵以及设置在干燥机罐体内的粉碎机，所述干燥机罐体设有进料口、出料口、通气阀门、真空阀门以及加热装置，所述真空阀门与真空泵连接。

采用上述结构后，果蔬在干燥机罐体中实现冷冻、粉碎、干燥一步化完成，简化了生产流程，质量可控，卫生有保证。

优选的，为了方便粉碎干燥机罐体内的果蔬小块，所述粉碎机包括与干燥机罐体转动连接的转动轴、用于驱动转动轴的驱动装置以及固定在转动轴上的刀片，所述转动轴一端伸入干燥机罐体内，另一端伸出干燥机罐体并与驱动装置传动连接，所述刀片固定在转动轴伸入干燥机罐体内的一端。

优选的，为了方便对干燥机罐体进行加热干燥，所述加热装置包括加热循环泵以及设置在干燥机罐体上的加热盘管，所述加热循环泵与加热盘管连接。

优选的，为了保证果蔬的粉碎效果，所述刀片与干燥机罐体之间的间隙控制在3-8mm之间。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图中：1为干燥机罐体，2为真空泵，3为进料口，4为出料口，5为通气阀门，6为真空阀门，7为转动轴，8为驱动装置，9为刀片，10为加热循环泵，11为加热盘管。

具体实施方式

本发明一种真空冷冻干燥方法包括以下步骤：

第一步，清洗需要生产冻干粉的果蔬并将果蔬加工成每个个体小于1cm³的果蔬小块，滤干果蔬小块表面的水分；

第二步，将果蔬小块投入干燥机罐体内，果蔬小块的总容积不超过干燥机罐体总容积的二分之一；

第三步，对干燥机罐体内部进行制冷，向干燥机罐体内充装液态二氧化碳，充装完毕后，二氧化碳从通气阀门处蒸发排出，通过液态二氧化碳的蒸发吸热对罐体进行制冷，控制通气阀门处二氧化碳的排出速度使干燥机罐体内温度保持在-50℃到-60℃之间，然后启动干燥机罐体内的粉碎机对果蔬进行粉碎操作，粉碎机转速控制在2500rpm-3000rpm，二氧化碳排放完后继续粉碎30min，然后关闭粉碎机；

第四步，打开真空泵，使干燥机罐体内的真空度控制在100Pa以内并维持30min以上；

第五步，对干燥机罐体进行加热，控制罐体温度为45℃，干燥时间为6小时；

第六步，关闭设备运行并从干燥机罐体的出料口取出果蔬粉入库。

作为优选方案，第二步中果蔬小块的总容积为干燥机罐体总容积的三分之一，第三步中，制冷以及粉碎时温度保持在-55℃。

第三步中充装的液态二氧化碳可以为25Kg-40Kg，以下举一实施例以说明。

以干燥机罐体的总容积为500L计，充装的液态二氧化碳的量为250L，质量为30KG，此时温度为0-5℃。

上述实施例只是通过多次试验针对500L的干燥机罐体以及干燥机罐体内制冷温度的要求而采取的优选方案，除了以上所举实施例，根据干燥机罐体大小不同、投入果蔬的数量不同，所采用的液态二氧化碳的量也可以进行改变，液态二氧化碳所影响的是干燥机罐体内能够降低的温度以及维持低温的时间，根据温度以及持续时间要求的不同可以选择充装不同的量的液态二氧化碳，例如25Kg、28Kg、30Kg、33Kg、40Kg，甚至可以是10Kg或者45Kg。

如图1所述，实现上述发明方案的真空冷冻干燥机包括干燥机罐体1、真空泵2以及设置在干燥机罐体1内的粉碎机，干燥机罐体1设有进料口3、出料口4、通气阀门5、真空阀门6以及加热装置，干燥机罐体1通过真空阀门6与真空泵2连接，粉碎机包括与干燥机罐体1转动连接的转动轴7、用于驱动转动轴7的驱动装置8以及固定在转动轴7上的刀片9，转动轴7一端伸入干燥机罐体1内，另一端伸出干燥机罐体1并与驱动装置8传动连接，刀片9固定在转动轴7伸入干燥机罐体1内的一端，加热装置包括加热循环泵10以及设置在干燥机罐体1上的加热盘管11，加热循环泵10与加热盘管11连接。

优选的，为了保证果蔬粉末颗粒的直径大小符合要求，刀片9与干燥机罐体1之间的间隙控制在3-8mm之间。

驱动装置8可以采用电机。

采用上述结构后，果蔬在干燥机罐体中实现冷冻、粉碎、干燥一步化完成，简化了生产流程，质量可控，卫生有保证。

本发明的有益效果如下：

1、带粉碎功能的真空冷冻干燥机由于粉碎后增加了果蔬暴露的表面面积，从而导致超快速和更一致的干燥。

2、冷冻、粉碎、干燥发生在同一装置内，工艺一步到位，消除了多个处理过程，减少了污染的风险，提高了产品的纯度。

3、本发明实现了动态冷冻干燥，更快、更一致、更有效的产生低水分含量粉末，消除了微生物生长和酶降解产品的水分，使得果蔬粉能更好的保存。

4、本发明生产果蔬粉时，果蔬在低温时会发脆比较容易粉碎，而且低温粉碎更好的保持物料的营养成分，是一个自然结果，实现无出血，避免了在细胞水平上加热或损坏产品。

5、本发明实现动态冷冻干燥，很自然地产生很容易被吸收的颗粒，颗粒具有天然的多孔结构，增加了每单位重量产品的表面积。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。