去除水分是食品生產(chǎn)的基本工藝，可以說是僅次于蒸煮的第二大重要環(huán)節(jié)，兩者都用于穩(wěn)定和保存固體、奶粉和一些流體食品。
水分總有部分殘留，并對食品造成影響，而這個問題由干燥機(jī)負(fù)責(zé)解決，食品加工商可以通過多種選擇達(dá)到預(yù)期效果。通常來說，干燥是一個能源密集的加工過程，會對產(chǎn)品的外觀和營養(yǎng)價值造成一定的破壞。用的成本獲取穩(wěn)定的干燥效果是當(dāng)下一個持續(xù)的研發(fā)重點(diǎn)，目前已取得相當(dāng)大的進(jìn)展。
微波真空干燥的個商業(yè)應(yīng)用是在上世紀(jì)80年代。每一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的經(jīng)歷都伴隨著痛苦，和電力相比成本更高昂的天然氣對微波干燥技術(shù)的發(fā)展帶來了一定阻力。然而低壓微波與凍干技術(shù)的能源表現(xiàn)大相徑庭，其中一種被稱為輻射能量真空（REV）的技術(shù)早在2008年投入應(yīng)用，并逐漸開始贏得工業(yè)領(lǐng)域的支持。
今年八月，一家牛肉干產(chǎn)品制造商JackLink成為目前新一家與溫哥華的EnWave公司簽署授權(quán)協(xié)議，并對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行評估的食物加工商。威斯康星州的Minong肉制品加工廠拒絕討論干燥對已經(jīng)可以長期保質(zhì)的產(chǎn)品的價值何在，但他們對“各種創(chuàng)新休閑食品”表現(xiàn)出濃厚興趣。然而這兩家與EnWave存在財務(wù)關(guān)系的剛起步的公司正在進(jìn)一步推進(jìn)長保質(zhì)期的奶酪休閑食品，這類產(chǎn)品很早就在Costco和Kroger等零售渠道獲得了成功。
水電是太平洋西北地區(qū)幾種能源的一個重頭，憑借這一點(diǎn)，EnWave可以宣稱自己的低碳足跡，至少該公司所有的設(shè)備都在本土市場運(yùn)行。因?yàn)樵谡婵窄h(huán)境下，沸點(diǎn)降低了一半，微波能量去除了水分但不會破壞食品的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
冷凍干燥工藝也可以采用真空，但耗時相對更長，能耗也更多。EnWave公司副總裁BrentCharleton解釋說，其主要原因是食品會發(fā)生多相位的變化。輻射能量真空可以實(shí)現(xiàn)同樣的加工效果，但在時間和成本上更理想，非常接近空氣對流干燥。產(chǎn)品被裝入到載體中通過干燥機(jī)，就像食品被放在家用微波爐里的轉(zhuǎn)盤上一樣。
華盛頓的NutraDried是一家由EnWave和Enwave董事控股的投資集團(tuán)共同擁有的加工商，成立于去年，主要生產(chǎn)Moon品牌的奶酪。近，他們用一臺100千瓦的設(shè)備代替了JackLink等使用的10千瓦的系統(tǒng)。
“10千瓦的設(shè)備對于我們而言或多或少像一條測試線。我們的產(chǎn)品目前已進(jìn)入了近100家商店，需要更大的設(shè)備�！盢utraDried的首席執(zhí)行官AlanWhittecker解釋說。這臺新的大設(shè)備的產(chǎn)能約為450磅的低含水量（通常小于1%）的新鮮奶酪，保質(zhì)期為12個月，不添加任何防腐劑或其它添加劑，但具有絕妙的奶酪味道，他說。從去年12月2日開始，這臺大容量干燥機(jī)正式開始出貨。
奶酪中的水分在蒸發(fā)時被空氣取代，產(chǎn)品發(fā)生膨脹，像月球上的巖石，Whittecker解釋說，這就是產(chǎn)品被命名為Moon的靈感來源�！八目诟蟹浅０�，不像海綿，很接近凍干奶酪�！彼f。烘烤可以生產(chǎn)保質(zhì)期穩(wěn)定的奶酪，“但幾乎沒有任何口感和營養(yǎng)價值可言。”戶外愛好者通常是車打、豪達(dá)以及杰克辣椒奶酪的消費(fèi)群體，通常2盎司包裝的零售價為4.99美元。
“這是相對昂貴的休閑食品，”華盛頓的NutraDriedCreations公司首席執(zhí)行官JohnGibb指出。NutraDriedCreations主要銷售私人標(biāo)簽的新鮮奶酪產(chǎn)品，散裝品牌為Ferndale，包裝品牌為Blaine。Gibb公司在西北區(qū)域推出了Munchies品牌，專門在Costco銷售�；诹己玫匿N售業(yè)績，他預(yù)計Kirkland版本的奶酪小食將于今年亮相。
精簡的工程設(shè)計
設(shè)備的衛(wèi)生設(shè)計是加工商和OEM商的前沿和核心，但存在著相當(dāng)大的混亂，特別是低含水量食品的應(yīng)用。通常索取報價時就存在問題，有些食品企業(yè)在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時不一定匹配自己的具體應(yīng)用，其結(jié)果是工程設(shè)計過度，產(chǎn)生額外的成本。
創(chuàng)新和運(yùn)營卓越聯(lián)盟提出了一項(xiàng)名為“同一個聲音”（OneVoice）的倡議，其目的就是為了理解設(shè)計上存在的差距，幫助OEM商更規(guī)范化，從而降低設(shè)備成本。不久前，“同一個聲音”的工程和解決方案團(tuán)隊(duì)針對工業(yè)干燥機(jī)開發(fā)了一款衛(wèi)生級設(shè)備，負(fù)責(zé)加工帶糖衣和其它調(diào)味料涂層的谷物即食食品。
“當(dāng)時我們正在著手研究谷物食品干燥機(jī)的研發(fā)工作，同時我也是‘同一個聲音’干燥機(jī)標(biāo)準(zhǔn)指南的制定小組成員之一。”北卡羅來納州布勒Aeroglide公司食品安全經(jīng)理SteveBlackowiak回憶說。高等和常規(guī)衛(wèi)生等級、干濕的不同應(yīng)用都會對該公司谷物干燥機(jī)的具體工程設(shè)計帶來直接影響。同時，設(shè)計還會體現(xiàn)食品企業(yè)對低含水量產(chǎn)品的理解，這種理解推動Aeroglide考慮一些定制方案。例如，嬰兒顆粒食品和固體寵物食品，這兩類都屬于高衛(wèi)生等級，需要固體深度清洗，因此所采用的衛(wèi)生設(shè)計原理相同。
食品加工設(shè)備的衛(wèi)生指導(dǎo)原則非常完備，針對肉類和家禽的是AMI，針對乳制品的是3A，針對烘焙食品的是BISQ，這些對OEM商而言容易造成困惑，從而對每一家食品企業(yè)進(jìn)行工程設(shè)計時有所混淆�！澳悴荒軐Φ秃慨a(chǎn)品干燥設(shè)備采用3A標(biāo)準(zhǔn)，否則會因?yàn)檫^度設(shè)計造成成本劇增。”Blackowiak指出。
通過將ConAgra、Kellogg和MOM（原先的Malt-O-Meal）等大買家集合起來共同開發(fā)統(tǒng)一的指導(dǎo)原則，布勒Aeroglide設(shè)計了五款包括谷物干燥機(jī)在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)干燥機(jī)模型，對于個別買家只需要適度修改。
食品安全，生產(chǎn)化和能源效率是Ceres的設(shè)計目標(biāo)。直接傳動風(fēng)機(jī)替代了舊款干燥機(jī)的皮帶和滑輪，同時實(shí)現(xiàn)了三大設(shè)計目標(biāo)，風(fēng)機(jī)效率更高，更容易清洗，清洗時間也更短。谷類食品加工商的實(shí)踐證明，干燥機(jī)清洗耗時為8-14小時。Ceres可以在兩小時內(nèi)完成清洗，為客戶增加了6-12小時的開機(jī)時間。單室設(shè)計顯著提升了氣流速度，讓工程師能夠?qū)⒃O(shè)備的占地面積縮小4/5，而產(chǎn)量約為每小時8,800磅。此外，無鏈?zhǔn)絺魉蜋C(jī)不需要側(cè)面導(dǎo)軌，能夠更好的利用CIP（仍需要部分手工清洗）。
材料科學(xué)更深入的理解也為干燥機(jī)的設(shè)計帶來了革命性的改進(jìn)。布勒的瑞士同事們推出的一款意面干燥機(jī)Ecothermatik是近的一個典型案例。為了更好控制玻璃化轉(zhuǎn)變，這些科學(xué)家對面團(tuán)的淀粉——蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，尋找橡膠性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛泊酄顟B(tài)的關(guān)鍵點(diǎn)。結(jié)果表明，與Buhler之前的模型相比，Ecothermatik可以節(jié)省40%的熱能，以及10%的電費(fèi)。
在德國科隆舉辦AnugaFoodTe展會上同期召開了資源效率研討會，干燥機(jī)是這次會議的熱點(diǎn)話題。該展會每三年舉辦一次，在2012年展會上干燥機(jī)也是關(guān)注焦點(diǎn)。Ecothermatik在當(dāng)時被授予了國際食品技術(shù)獎，該獎項(xiàng)用于表彰“幫助食品生產(chǎn)商改進(jìn)工藝的創(chuàng)新技術(shù)”。
與大容量常規(guī)干燥機(jī)（2,750磅/小時）相比，新系統(tǒng)降低整體運(yùn)營成本達(dá)30%。預(yù)干燥機(jī)和主干燥機(jī)不是簡單的排出潮濕空氣，而是將空氣通過熱交換器進(jìn)行熱循環(huán)。因?yàn)橐饷婺茉诟虝r間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，因此總干燥時間縮短了20-25%，干燥機(jī)的占地面積也有所減少。
去除水分是食品生產(chǎn)的基本工藝，可用于保存奶粉等食品
新鮮粉末的干燥
噴霧干燥是食品工業(yè)能耗源之一。GEAProcessEngineering的代表相信，2013年恒天然在新西蘭Darfield工廠使用的噴霧干燥機(jī)是目前世界上的一臺噴霧干燥設(shè)備，該設(shè)備每小時產(chǎn)能可達(dá)30噸（66,000磅）。
另一臺同等產(chǎn)能的設(shè)備將于今年投產(chǎn)。GEA在丹麥的代表拒絕就恒天然的設(shè)備發(fā)表評論，但他們指出，利用流體動力學(xué)（CFD）可以計算腔室的尺寸，深入了解玻璃化轉(zhuǎn)變過程。得益于此，近年來大型噴霧干燥機(jī)能耗降低了5-10%。
“在過去的10年中，每臺干燥機(jī)負(fù)責(zé)的產(chǎn)品種類更少，不間斷加工時間更長，通常以一周7天，每天24小時運(yùn)行，奶粉生產(chǎn)線的性能因此得到了顯著提升�！奔夹g(shù)部副總裁ThorvaldUllum在一封郵件中寫道。在那樣的生產(chǎn)模式下，只有產(chǎn)品不符合規(guī)格才需要啟停設(shè)備或更換產(chǎn)品。
流體動力學(xué)幫助GEA優(yōu)化干燥室的尺寸和形狀，減少所需要的空氣量。蒸發(fā)器冷卻水的回收利用可對主干燥機(jī)的空氣進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)一步降低能耗。“如今設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行時間非常長，這是個非常大的優(yōu)勢，尤其是對設(shè)備維護(hù)周期計劃得非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪切┕S。”他補(bǔ)充道。部分干燥機(jī)的運(yùn)作“非常接近百的效率”。
大多數(shù)設(shè)備的改進(jìn)效果通常以漸進(jìn)式展現(xiàn)，但運(yùn)用流體動力學(xué)等設(shè)計工具能更好地理解食物本身的相位變化，幫助干燥機(jī)供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)性能和能耗上的重大進(jìn)步。