Processo produttivo e case sharing di prodotti ortofrutticoli liofilizzati sotto vuoto (mirtilli rossi liofilizzati, mirtilli)

Una breve descrizione delle principali attrezzature e della linea di produzione della liofilizzazione sotto vuoto

1. Attrezzatura principale

L'attrezzatura più importante per la produzione di alimenti liofilizzati è l'unità di liofilizzazione sotto vuoto per alimenti, le prestazioni, il consumo di energia e il grado di automazione operativa dell'unità determinano il livello tecnico delle imprese di produzione di alimenti liofilizzati e la liofilizzazione -l'essiccatore per alimenti è suddiviso in batch e continuo. Tra questi, il liofilizzatore è composto da cinque parti: scatola di essiccazione, sistema di riscaldamento, sistema di vuoto, sistema di refrigerazione e sistema di controllo.

(1) Scatola di essiccazione: esistono due forme principali di forma cilindrica e quadrata, ciascuna con i propri vantaggi, la produzione cilindrica è semplice, ma c'è più spazio che non può essere utilizzato; Al contrario, le forme quadrate hanno un tasso di utilizzo dello spazio elevato, ma sono più difficili da produrre.

(2) Sistema di riscaldamento: la maggior parte di essi utilizza il trasferimento di calore per radiazione, la piastra radiante è realizzata in alluminio elettrolitico anodico, il mezzo di conduzione del calore è olio termoconduttore, acqua satura, vapore secondario, solventi organici come glicole propilenico, glicerina, ecc. e la fonte di calore è il vapore acqueo ad alta pressione.

(3) Sistema di vuoto: l'uso della pompa per vuoto meccanica, ci sono pompa per radici + pompa per paraolio e pompa per radici + pompa per radici + pompa per radici + iniezione atmosferica + pompa ad anello d'acqua, la differenza principale tra i due è che la prima non può pompare vapore, quindi l'efficienza della trappola fredda è maggiore, il vantaggio è che il consumo di energia è ridotto, quest'ultima è esattamente l'opposto, può pompare una piccola quantità di vapore acqueo, lo svantaggio è che il consumo di energia è elevato.

(4) Sistema di refrigerazione: è composto da un'unità di refrigerazione e un tubo di raffreddamento e viene utilizzato come trappola per il vapore acqueo (nota anche come trappola per il freddo) nelle seguenti forme in base alla sua posizione relativa con il gruppo della piastra radiante: ( 1) tipologia da fondo: posta nella parte inferiore del gruppo piastre radianti; (2) Laterale: posizionato su entrambi i lati del gruppo pannelli radianti; (3) Posteriore: posizionato dietro il gruppo pannelli radianti; (4) Alternativa: i componenti posti nella piastra radiante non sono nello stesso contenitore, posti in un altro contenitore, e tra i due contenitori è presente un raccordo corto e grosso.

(5) Sistema di controllo: esistono due categorie di controllo manuale e controllo automatico, e il controllo automatico è diviso in due categorie: controllo automatico dello strumento e controllo programmabile PLC.

2. Configurazione di una semplice linea di produzione di alimenti liofilizzati

(1) Attrezzatura di pretrattamento: (1) 1 affettatrice multiuso, con una capacità produttiva di 200~500 kg/h; (2) Serbatoio di raffreddamento: il serbatoio di raffreddamento sterilizzato può essere sostituito da un serbatoio di pulizia e la linea di produzione semplice utilizza solitamente una macchina di drenaggio oscillante per il raffreddamento e lo scarico dell'acqua del rubinetto, se possibile, è meglio utilizzare una centrifuga; (3) Magazzino surgelato: la configurazione del magazzino surgelato è adatta alla capacità di lavorazione del liofilizzatore ed è consigliabile produrre ingredienti in turni giornalieri per soddisfare la liofilizzazione di 2~3 turni. È meglio impostare la fonte del freddo separatamente o semi-separatamente (la parte di circolazione a bassa pressione è indipendente) per evitare che la temperatura della trappola del freddo nel processo di liofilizzazione venga influenzata dal carico termico del magazzino di surgelazione è grande.

(2) laboratorio di liofilizzazione: il laboratorio di liofilizzazione è il processo chiave della produzione alimentare liofilizzata, la sua impostazione dovrebbe anche tenere conto del grado di impatto sulla qualità del prodotto, minore è la distanza tra il magazzino generale di congelamento rapido e il porta della scatola di liofilizzazione, meglio è, e questo canale è meglio dedicato, solo come canale logistico, non come flusso di persone, è meglio separare l'estremità della porta della scatola di liofilizzazione dalle altre parti del liofilizzatore e attrezzature, in modo da ridurre l'inquinamento dell'ambiente e del prodotto finito.

(3) locale di scarico e imballaggio: il locale di scarico e imballaggio deve essere chiuso, il terreno deve essere almeno cerato in terrazzo, il muro deve essere incollato con piastrelle bianche fino a 1,5 m di altezza, la parte sopra deve essere spazzolata con rivestimento impermeabile bianco, l'officina deve essere dotata di apparecchiature di deumidificazione dell'aria condizionata, la refrigerazione dell'aria condizionata può essere utilizzata con il sistema di conservazione a freddo, l'attrezzatura di deumidificazione deve essere selezionata come deumidificatore rotante, per ridurre i costi di deumidificazione, l'officina è meglio senza finestre, la porta è come chiusa il più possibile, è meglio utilizzare una porta sigillata speciale per una stanza pulita priva di polvere e dovrebbero esserci ventilazione, disinfezione, sterilizzazione e altre strutture.

Durante l'imballaggio, generalmente dovrebbe esserci un banco di lavoro in acciaio inossidabile, una macchina per sigillare il riempimento di azoto sotto vuoto, una pompa per vuoto ad anello d'acqua dovrebbe essere utilizzata per le apparecchiature per il vuoto, la velocità di pompaggio è di circa 20 L/s e la fonte di riempimento di azoto è l'azoto industriale, che può essere riempito mediante filtrazione sotto vuoto.

3. Configurazione moderna della catena di montaggio

Rispetto alla semplice linea di produzione, la moderna catena di montaggio aggiunge solo apparecchiature meccaniche automatiche come pulizia, pelatura, antivirus, raffreddamento e trasporto nel pretrattamento per ridurre la quantità di lavoro manuale nel pretrattamento.

Processo produttivo di frutta e verdura liofilizzata

1. Flusso del processo

Selezione delle materie prime→ finitura→ pre-congelamento→ sublimazione, essiccazione→ post-elaborazione→ imballaggio e stoccaggio.

2. Punti operativi

(1) Pretrattamento: il pretrattamento generale si riferisce a tutti i trattamenti prima dell'essiccazione per sublimazione, quindi anche il congelamento prima dell'essiccazione appartiene al pretrattamento. Il pretrattamento delle materie prime è lo stesso dell'essiccazione convenzionale di frutta e verdura e dei prodotti surgelati di frutta e verdura, ed è necessario selezionare, pulire, sbucciare, tagliare, sbollentare, raffreddare e altri trattamenti. Nel caso della liofilizzazione di succhi di frutta o verdura, il prodotto viene preconcentrato mediante un metodo di lavorazione meno costoso e poi trasformato in granuli durante il precongelamento.

Il precongelamento è il congelamento delle materie prime dopo il pretrattamento, che è un importante processo di liofilizzazione. A causa di una serie di complessi cambiamenti biochimici e fisico-chimici nel processo di congelamento di frutta e verdura, la qualità del pre-congelamento influenzerà direttamente la qualità della frutta e della verdura liofilizzata. Nel processo di congelamento è importante considerare l'effetto della velocità di congelamento del materiale congelato sulla sua qualità e sul tempo di asciugatura.

Esistono le seguenti differenze tra congelamento rapido e congelamento lento: i cristalli di ghiaccio prodotti dal congelamento rapido sono più piccoli, mentre i cristalli di ghiaccio prodotti dal congelamento lento sono più grandi; I grandi cristalli di ghiaccio favoriscono la sublimazione, mentre i piccoli cristalli di ghiaccio non favoriscono la sublimazione; I piccoli cristalli di ghiaccio hanno un impatto minore sulle cellule e quanto più piccoli sono i cristalli di ghiaccio, tanto più possono riflettere la struttura del tessuto originale e le proprietà del prodotto dopo l'essiccazione. Tuttavia, la velocità di congelamento è elevata e anche l’energia richiesta è elevata. Dovrebbe essere selezionata una velocità di congelamento ottimale per garantire la qualità degli alimenti liofilizzati riducendo al minimo il consumo di energia necessaria per il congelamento.

(2) Essiccazione per sublimazione: è il processo principale nel processo di produzione di alimenti liofilizzati. È necessario controllare le condizioni del processo.

(1) Capacità di carico: durante l'asciugatura, la capacità di carico del peso umido del liofilizzatore è la qualità dell'asciugatura sulla piastra di asciugatura per unità di superficie, che è un fattore importante per determinare il tempo di asciugatura. Anche lo spessore del cibo da essiccare è un fattore che influenza il tempo di asciugatura. Nella liofilizzazione, l'essiccazione del materiale viene spinta dallo strato esterno a quello interno, quindi quando il materiale da essiccare è più spesso è necessario un tempo di asciugatura più lungo. Nell'essiccazione vera e propria, i materiali essiccati vengono tagliati in uno spessore uniforme di 15~30 mm. La quantità di materiali da caricare nella piastra di essiccazione per unità di superficie deve essere determinata in base al metodo di riscaldamento e al tipo di cibo secco. Quando si utilizza un dispositivo industriale su larga scala per l'asciugatura, se il ciclo di asciugatura è di 6~8 ore, la capacità di carico della piastra di asciugatura è di 5~15 kg/m2.

(2) Temperatura di asciugatura: per ridurre il tempo di asciugatura, è necessario fornire in modo efficace il calore richiesto per la sublimazione dei cristalli di ghiaccio, quindi sono progettati vari metodi pratici di riscaldamento. La temperatura di essiccazione deve essere controllata entro un intervallo tale da non causare lo scioglimento dei cristalli di ghiaccio nel materiale essiccato e la parte essiccata non causerà denaturazione termica dovuta al surriscaldamento. Pertanto, in un unico metodo di riscaldamento, la temperatura della piastra di asciugatura deve essere controllata a 70~80 °C nella fase iniziale dell'essiccazione con sublimazione vigorosa, 60 °C nella fase intermedia dell'essiccazione e 40~50 °C in la fase tardiva dell'essiccazione.

(3) Valutazione del punto finale di asciugatura: Il punto finale di asciugatura può essere giudicato in base alle seguenti indicazioni: la temperatura del materiale e la temperatura della piastra riscaldante tendono ad essere sostanzialmente costanti e mantenute per un periodo di tempo; Il vacuometro del gruppo pompa (o trappola fredda) tende ad essere coerente con il vacuometro della camera di essiccazione e viene mantenuto per un periodo di tempo; La temperatura della trappola fredda del vacuometro nella camera di essiccazione ritorna sostanzialmente all'indice quando l'apparecchiatura viene scaricata e viene mantenuta per un periodo di tempo; Per il liofilizzatore con una valvola a farfalla grande, la valvola a farfalla grande può essere chiusa e la macchina sottovuoto sostanzialmente non cade o cade molto poco. Le quattro basi di giudizio di cui sopra possono essere utilizzate separatamente, o in combinazione o in combinazione.

(3) Post-elaborazione: la post-elaborazione comprende lo scarico, la selezione dei prodotti semilavorati, l'imballaggio e altri processi.

Dopo la velocità di liofilizzazione, nella camera di essiccazione viene iniettato azoto o aria secca per rompere il vuoto, quindi il materiale viene immediatamente rimosso e scaricato in un ambiente chiuso con un'umidità relativa inferiore al 50%, una temperatura di 22~ 25 °C e meno polveri, e i semilavorati vengono smistati e confezionati nello stesso ambiente. Poiché il materiale liofilizzato ha un'ampia area superficiale ed è molto igroscopico, è necessario completare questi processi in un ambiente relativamente secco.

(4) Imballaggio e conservazione: dopo la liofilizzazione, il cibo ha un'enorme superficie e alcuni ingredienti del cibo sono direttamente esposti all'aria, il che rende facile il contatto con l'ossigeno e l'assorbimento dell'umidità nell'aria, con conseguente graduale deterioramento del prodotto. cibo liofilizzato. In secondo luogo, la maggior parte degli alimenti liofilizzati ha colori naturali, che tendono a degradarsi se esposti alla luce. Anche la temperatura è un fattore importante nel processo di ossidazione e degradazione dei pigmenti. Pertanto, il confezionamento degli alimenti liofilizzati esamina principalmente come prevenire o mitigare l’impatto dei quattro fattori sopra menzionati.

La struttura porosa e spugnosa degli alimenti liofilizzati presenta sia vantaggi che svantaggi: in primo luogo, una volta esposto all'aria, il prodotto assorbe facilmente l'umidità, si ossida e degrada la qualità, pertanto gli alimenti liofilizzati devono essere conservati sotto vuoto. imballaggi imballati, preferibilmente riempiti di azoto; In secondo luogo, il cibo liofilizzato occupa un volume relativamente grande, che non favorisce l'imballaggio, il trasporto e la vendita, quindi il cibo liofilizzato viene spesso compresso e confezionato. Inoltre, la struttura porosa e sciolta rende gli alimenti liofilizzati facili da rompere durante il trasporto e la vendita, quindi per quegli alimenti liofilizzati che sono scomodi da comprimere e confezionare, i materiali di imballaggio o le forme di imballaggio dovrebbero avere un certo effetto protettivo.

Materiali di imballaggio comunemente usati per alimenti liofilizzati per sacchetti in PE e sacchetti compositi in alluminio-platino, i sacchetti in PE sono spesso utilizzati per imballaggi di grandi dimensioni, i sacchetti compositi in alluminio-platino sono spesso utilizzati per piccoli imballaggi, l'imballaggio esterno è solitamente costituito da scatole di cartone ondulato kraft , le sue dimensioni soddisfano le esigenze del trasporto in container, quando si utilizzano sacchetti in PE per l'imballaggio interno, per rafforzare il suo ruolo di isolante da ossigeno, acqua e vapore, è comunemente usato a doppio strato, se necessario, può anche essere confezionato in ferro lattine, ma il prezzo è più alto e l’applicazione non è molto comune. Indipendentemente dal tipo di materiale di imballaggio utilizzato, è necessario utilizzare il riempimento di azoto sotto vuoto e aggiungere assorbitori di ossigeno ed essiccante.

Il cibo liofilizzato deve essere conservato in un luogo fresco e asciutto, se possibile, è meglio collocarlo in un ambiente a bassa temperatura e bassa umidità, la durata di conservazione è solitamente di 1~2 anni e può essere opportunamente estesa una volta confezionato in barattoli di ferro.

Esempi di frutta e verdura liofilizzata

1. Mirtilli rossi liofilizzati

(1) Selezione e pulizia della frutta: selezionare mirtilli rossi maturi di alta qualità, lavare i mirtilli rossi con acqua pulita, spruzzarli con una soluzione di etanolo concentrata al 70% per sterilizzarli e metterli in un luogo fresco e ventilato per asciugarli dopo la spruzzatura;

(2) Pre-congelamento: congelare rapidamente i mirtilli rossi secchi e ridurre la temperatura al di sotto di -40°C entro 15 minuti; La temperatura della frutta era≤35 °C e ha continuato a essere congelato per 5 ore;

(3) Liofilizzazione sotto vuoto: mettere i mirtilli rossi congelati in un essiccatore sottovuoto a microonde con un dispositivo di controllo a bassa temperatura (-10°C——-20°C), avviare la pompa del vuoto, dopo 30 minuti, il grado di vuoto raggiunge 450 Pa, avviare la fonte di microonde, impostare la potenza delle microonde su 8 W/g, il tempo di asciugatura è di 6 ore, la temperatura del materiale è controllata entro un intervallo non superiore a - 10°C durante l'essiccazione a microonde e il contenuto finale di acqua raggiunge meno del 5%;

(4) Confezione: mirtilli rossi confezionati sotto vuoto dopo l'essiccazione nel microonde.

2. Mirtilli liofilizzati

(1) Pulizia: prendere 20 kg di mirtilli freschi maturi, rimuovere le impurità, immergere in una soluzione acquosa di biossido di cloro con una concentrazione di 75 ppm per 4 minuti, scolare e mettere da parte;

(2) Pre-congelamento: mettere i mirtilli in un vassoio per liofilizzazione e preraffreddarli in una cella frigorifera al di sotto di -40°C per 180 minuti.

(3) Liofilizzazione sotto vuoto: accendere la macchina di refrigerazione per far sì che la temperatura del refrigerante del sifone raggiunga -30~-40°C; Nel processo di liofilizzazione sotto vuoto, la temperatura della piastra riscaldante viene riscaldata dal programma di controllo automatico del computer e il processo di riscaldamento della piastra riscaldante viene eseguito secondo la funzione F=Fl+k×(t/t1)2, F è la temperatura della piastra riscaldante al momento del riscaldamento, t=0~tl, e l'unità è min; Il tempo totale t1=1200min, la temperatura iniziale della piastra riscaldante F1=34°C, e la temperatura di terminazione F2=58°C:k=24. Metti i mirtilli preraffreddati nel liofilizzatore sottovuoto e accendi la pompa del vuoto; Quando il grado di vuoto della camera a vuoto è pari a 50 pa, avviare il programma di riscaldamento e avviare la temporizzazione; L'intero processo di essiccazione mantiene il grado di vuoto pari a 50 Pa, circa 1400 minuti dopo la fine della liofilizzazione dei frutti di mirtillo, dopo la liofilizzazione dei frutti di mirtilli, il contenuto di umidità del materiale è compreso tra 5,0% e 7,0%.

(4) Imballaggio: rimuovere rapidamente il materiale dal liofilizzatore e inserirlo in un sacchetto di pellicola di alluminio.