[发明专利]一种超临界二氧化碳干燥食品的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于一种超临界二氧化碳干燥食品的装置和方法

背景技术

食品干燥的目的一方面是为了降低水分活度，防止其腐败变质，延长货架期；另一方面是为了降低产品的重量和体积，便于贮藏和运输。不同的干燥方法在给食品带来很多益处的同时，也可能破坏食品的微观结构，从而对食品营养价值、贮藏稳定性、质构、物化特性和运输特性等方面产生重要的影响。因此，快速而经济地干燥食品并保持其良好品质，是当前食品干燥研究中急需解决的问题，也是干燥技术研究和发展中一项最大的挑战。

传统的热风干燥耗时长、速度慢、能耗大，干制的食品具有低孔隙度和高密度，微观结构受到破坏，因此热风干燥对食品的色香味、质构和营养价值等品质都会产生不利的影响。尽管微波干燥、冷冻干燥和热泵干燥等可以代替传统的热风干燥，但是没有任何一种方法在每一方面都是理想的。例如微波干燥可以加快干燥速率，但是难于控制传质速度，从而破坏食品的微观结构；冷冻干燥对食品的微观结构具有保护作用，但是其能耗大，成本高。因此，期待一种新型干燥方法应用于食品工业。

超临界二氧化碳干燥是利用超临界二氧化碳流体的特殊性质开发的一种新型干燥方法。该干燥方法与其它干燥方法相比，具有显著的优势：(1)干燥过程属于萃取干燥，在脱出水分或其它溶剂的过程中，由于重新建立二氧化碳与被脱除物质的相平衡关系，可以将残存的被脱除物质最大限度的移出材料；(2)超临界条件下不存在表面张力，被干燥物料不存在因毛细管表面张力作用而导致的微观结构的改变(如孔道的塌陷等)；(3)超临界二氧化碳具有良好的扩散能力，可以较快地扩散到食品内部，萃取食品中的水分，萃取干燥过程仅需几个小时，大大缩短干燥周期；(4)二氧化碳是一种惰性气体，对食品安全而且无污染，而且超临界二氧化碳干燥的温度也较传统的干燥方法低，可以最大程度的保留食品的营养成分。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳干燥食品的装置和方法，设计一套适用于干燥食品的超临界二氧化碳干燥装置，并将其应用于食品的干燥，以克服其它一些干燥技术的不足，提高产品品质。

本发明的装置，由二氧化碳钢瓶、净化器、制冷系统、高压泵、加热器、干燥室、干燥剂反应室、携带剂贮罐、泵、阀门组成，二氧化碳钢瓶与净化器I、流量计连接，二氧化碳钢瓶与净化器I之间设有阀门I，净化器I与制冷系统、高压泵、净化器II、加热器I连接，净化器II与加热器I之间设有阀门II，携带剂贮罐与泵连接后再通过阀门III与加热器I连接，加热器I与干燥室连接，干燥室设有阀门IV、阀门V、压力表，干燥室与加热器II、干燥剂反应室连接，干燥室与加热器II之间设有阀门VI，干燥剂反应室设有阀门VII和压力表，干燥剂反应室通过阀门VIII与流量计连接，在干燥室中放置一不锈钢丝架，钢丝架的大小和层数可根据干燥室的大小来具体确定，不锈钢丝架设有一定数量的不锈钢丝网，每层不锈钢丝网由上下两层组成，上下两层中间用于放置和固定食品物料。

本发明的方法：在干燥开始之前，首先开启制冷系统将冷却装置循环水的温度降低至0℃左右，开启加热器I将干燥室的温度升至35℃～60℃，开启加热器II将干燥剂反应室的温度升至30℃～45℃；然后将新鲜的食品物料切成薄片，置于干燥室的不锈钢丝网上，然后密封干燥室；打开阀门I、阀门II，关闭阀门III、阀门VI，向干燥室中通入干燥的二氧化碳，打开阀门V，排出干燥室内残留的空气后关闭阀门V；然后通过高压泵将干燥室的压力升到10MPa～45MPa；打开阀门VI、阀门VIII，关闭阀门VII，干燥过程开始，在干燥过程中，通过高压泵维持干燥室恒定的压力；超临界二氧化碳携带食品物料中的水分从干燥室进入干燥剂反应室，通过控制阀门VIII来控制干燥剂反应室的压力在6MPa～8MPa之间，使水分与二氧化碳分离，干燥剂吸附超临界二氧化碳携带过来的水分，使二氧化碳恢复干燥状态，然后干燥的二氧化碳通过流量计进入净化器I中循环利用；当干燥至3h～8h时，干燥结束，关闭阀门II、阀门III和阀门VI，打开阀门V缓慢卸压，食品物料从干燥室中取出，用复合薄膜真空包装袋抽真空包装即为干制产品；干燥剂可通过热风干燥进行再生利用。为了增加干燥效率，在干燥过程中通过携带剂贮罐和泵，打开阀门III，向干燥室中加入携带剂如乙醇、丙酮等溶剂。

本发明既适用于蔬菜和水果片(胡萝卜片、土豆片、苹果片等)的干燥，也适用于鱼片的干燥，其优点是：工艺流程简单，干燥效率高，产品品质好。

图1是本发明的结构图；

图2是本发明不锈钢丝架结构图。

具体实施方案