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真空低溫油炸機(jī)生產(chǎn)基本原理
閱讀：2416 發(fā)布時(shí)間：2013-9-25真空低溫油炸脫水技術(shù)起源于中國(guó)臺(tái)灣，從發(fā)展至今僅經(jīng)歷了十六、七年左右的時(shí)間，但已經(jīng)歷了三次較大的技術(shù)革新，早期的真空油炸脫水技術(shù)只利用一個(gè)較粗的真空（-0.05Mpa，壓力約為50kpa）來加快水份的排除，建立在這一理論基礎(chǔ)上的技術(shù)和設(shè)備稱為*代真空油炸脫水技術(shù)與設(shè)備，時(shí)間大致在70年代末至80年代中期，其抽真空設(shè)備為水（或蒸汽噴射泵）。很快，人們發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步提高真空度仍有可能，于是把真空度提高到10kpa左右，這一提高卻產(chǎn)生了意想不到的效果；由于真空度提高后，水份汽化的溫度明顯降低，油溫在70-90℃的范圍內(nèi)就可以了，同時(shí)，所加工的物料也變得酥脆起來，于是就把這一技術(shù)命名為真空低溫油炸脫水小技術(shù)，產(chǎn)品命名為果蔬脆片，一般普遍認(rèn)為酥脆的產(chǎn)生是由于水份汽化時(shí)體積魚刷變大而膨化造成的，建立在這一理論基礎(chǔ)上的技術(shù)與設(shè)備稱為第二代真空低溫油炸技術(shù)與設(shè)備稱為第二代真空低溫油炸技術(shù)與設(shè)備，其抽真空設(shè)備為“二次水蒸汽冷凝器十水環(huán)泵”的機(jī)組，這一時(shí)期，油炸方式仍沿用傳統(tǒng)的靜止浸泡或油炸方法，致使深入細(xì)胞
內(nèi)部的油脂極難脫除，造成產(chǎn)品含油率居高不下，約15～20%（干品重）左右，此期間，中國(guó)臺(tái)灣如意坊等開始研制一種稱為二代半的設(shè)備，即將靜止浸泡或油炸改為反復(fù)浸入、提出式，利用汽化的水份將油脂從細(xì)胞內(nèi)部頂出，傳熱主要通過接觸傳導(dǎo)進(jìn)行，含油率較大為改觀，即使采用機(jī)外常壓脫油，亦可降至10%左右，同時(shí)酥脆程度有明顯提高，與此同時(shí)，技術(shù)人員通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，真空對(duì)酥脆程度亦有影響，因此，二代半的設(shè)備上開始使用了“二次水蒸汽冷凝器+羅茨泵十水環(huán)泵”的抽真空系統(tǒng)，將真空進(jìn)一步提高到2000Pa以內(nèi)。 但是這種反復(fù)浸入或油炸方法不久亦被發(fā)現(xiàn)存在著一個(gè)較大的缺點(diǎn)，即上下層物料由于浸沉在油脂中心時(shí)間不同，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不均一，特別是脆度，為此，人們又開發(fā)了第三代臥式設(shè)備，解決這一問題，目前國(guó)內(nèi)只有一家外商獨(dú)資企業(yè)是有第三代臥式設(shè)備投入使用，但其設(shè)備的結(jié)構(gòu)屬于商業(yè)秘密，尚未公開。
國(guó)內(nèi)一些研究人員在第二代技術(shù)的基礎(chǔ)上使用一個(gè)冷凍前處理，以期達(dá)到強(qiáng)化酥脆的盡管冷凍過程中冰晶的體積比小大9%，有一定的膨化作用，且在油炸過程的開始階段有一種類似于凍干的升華過程，但由于油炸過程中仍采用浸泡或油炸，冰品與油脂之間被汽化后的小蒸汽隔開，傳熱受阻，未能及時(shí)供熱給冰晶升華，大多數(shù)水份仍是由冰晶受熱融化成水，然后再汽化脫水，因此，脆度改變不甚明顯，對(duì)含油率亦沒有多大影響。
筆者認(rèn)為，采用第三代臥式設(shè)備，結(jié)合前處理的冷凍過程，就基本上可以做到類似凍干的升華脫水過程，這是由于冰晶接觸熱油后，熱能供給大大超過其正常汽化所需的量，迫使冰晶吸熱后來不及液化而被迫直接汽化，筆者在此基礎(chǔ)上提出了快速真空冷凍干燥脫水的理論，此理論通過各種途徑提高兩岸三地專家咨詢時(shí)，贊成與反對(duì)的均有，贊成的認(rèn)為筆者的觀點(diǎn)正確，反對(duì)者的各種表述不一，但都可以等換成如下一種表達(dá)方式：即“不是所有的升華都能稱之凍干脫水”。其實(shí)反對(duì)者也承認(rèn)這一升華過程，不過不同意筆者的命名而已。不管學(xué)術(shù)上的爭(zhēng)論結(jié)果如何，有一點(diǎn)可以肯定的是，第三代臥式設(shè)備與工藝生產(chǎn)的脆片的質(zhì)量可以接近于凍干食品，這一點(diǎn)是眾多學(xué)者都接受的觀點(diǎn)，由于第三代臥式設(shè)備生產(chǎn)的果蔬脆片的能耗只有凍干的1/3左右，而同等生產(chǎn)規(guī)模的投資卻不到凍干食品的一半，因此筆者相信，第三代臥式設(shè)備生產(chǎn)的果蔬脆片將取代絕大多數(shù)凍干食品，這也是解決國(guó)內(nèi)目前農(nóng)副產(chǎn)品過剩的一條比較切實(shí)可行的辦法。
直到2004年上半年，筆者獨(dú)立完成了臥式真空低溫油炸設(shè)備的試制，并于當(dāng)年7月試機(jī)成功，檢測(cè)結(jié)果表明，產(chǎn)品的脆度與普通餅干相當(dāng)，含水率為3%，含油率為4%，生產(chǎn)總成本只有凍干相同品種的30%左右，10年前的預(yù)測(cè)終于成了今天的現(xiàn)實(shí)。
果蔬脆片由于品種較多，具體細(xì)節(jié)可能千差萬(wàn)別，但基本工藝都是相同的，且與凍干食品類似，一般而言，它們是：
前處理→預(yù)凍結(jié)→真空低溫油炸→后處理 ：
下面以胡蘿卜脆片、洋蔥脆片洋細(xì)說明之，選用的設(shè)備為國(guó)內(nèi)較*的二代半機(jī)型。
1、胡蘿卜脆片生產(chǎn)工藝流程：
原料→清洗→去皮→切片→殺青→冷卻→瀝干→含浸→瀝干→預(yù)凍結(jié)→真空低溫油炸→后調(diào)味→冷卻→半成品分檢→包裝。
原料：要求新鮮，粗老適中，無蟲蛀病害，無霉料爛及機(jī)械份。 清洗：用流動(dòng)水漂洗，洗去表面的泥沙。
去皮：可用人工去皮或磨皮機(jī)去皮，磨皮機(jī)去皮可提2-3個(gè)百分點(diǎn)的得率，一般不宜選用堿式去皮，因?yàn)閴A式去皮后殘留的酸或堿對(duì)油脂的品質(zhì)有嚴(yán)重影響，去皮時(shí)應(yīng)剔除不合格的部分。
切片：通常切成厚度在2.8～3.0mm的薄片，切片以切成圓片或微橢圓片為準(zhǔn)，亦有切成波紋片的。
殺青：在1.0～2.0%的NaCl 溶液中，95～98℃殺青，直到胡蘿卜變色時(shí)為止，時(shí)間30s～2mim。
冷卻：用流動(dòng)清水冷卻至水溫或用7℃的循環(huán)冷卻水冷卻至15℃以下即可。 瀝干：冷卻后的胡蘿卜，用振蕩瀝干或用離心機(jī)脫水，振蕩瀝干時(shí)間3mim以上，效果較差，離心機(jī)脫水的分離因素要控制在15g左右，時(shí)間20s—2mim。
含浸：采用常壓含浸時(shí)，糖液濃度30～40%（折光計(jì)），糖液量至少須浸沒胡蘿卜，時(shí)間不少于2小時(shí)，待胡蘿卜中心有甜味時(shí)即可，用過的糖液仍含有大量葡萄糖，適應(yīng)
1、水份汽化的熱供給 ：
在該機(jī)組內(nèi)，是把結(jié)冰的物料浸入熱油中，供熱往往大于需要量,剛開始的瞬間，油面急劇沸騰，從觀察窗上可以看到，油脂呈爆炸狀飛濺。此時(shí)傳熱面積（相當(dāng)于薄片表面積）較大，溫差zui大，水份zui多，冰晶汽化也zui劇烈，隨著物料被拖離油面，汽化繼續(xù)進(jìn)行到熱能不足，然后再次浸入熱油中吸熱汽化，兩分鐘后，冰晶界面退至物料內(nèi)部或消失，同時(shí)油脂溫度也有下降，須補(bǔ)充加熱，脫水過程進(jìn)入第二干燥階段，真空度開始回升，汽化水份減少，此時(shí)須控制油溫，否則易將物料的干層炸焦。 2、水蒸汽的排除：
汽化后的水蒸汽溫度高達(dá)80～90℃（大致與熱油同溫），在壓差作用下飛向冷凝器，被冷凝成水面縮小了體積（相當(dāng)于被抽走），由于冷凝時(shí)只采用循環(huán)冷卻小即可，這真空低溫油炸與凍干相似卻又能大量節(jié)省能耗的關(guān)鍵所在，與凍干過程65%左右能耗就這樣被節(jié)省下來了，當(dāng)然仍有一小部分水份不能被冷凝，而隨不凝性氣體一道被水環(huán)泵抽走，冷凝成的水在破空后取物料放掉即可，由于此過程帶走有熱量略大于冷干過程中的放熱，因此冷凝器需有足夠的冷凝能力。 3、水蒸汽的轉(zhuǎn)移：
水蒸汽zui初是從物料表面逸出，水蒸汽的逸出量與表面積的大小密切相關(guān)（因?yàn)樵谡婵盏蜏卣ㄟ^程中，傳熱量總是過量的，因此很少考慮熱能這一因素）。隨冰的劇烈汽化，冰界面很快就會(huì)降到物料內(nèi)部，由于冰界面汽化時(shí)隨機(jī)性很大，不可能降低后仍是一個(gè)平面，因此，傳熱面積和汽化面積都急劇加大。此時(shí)，水蒸汽從冰表面汽化后，要穿過已干燥的物料層，才能到達(dá)外部，物料通常由纖維、淀粉和其它物質(zhì)組成一種致密的海綿層結(jié)構(gòu)，則蒸汽逸出的總表面積下降，如果阻擋層阻力超過一定限度，大量的水蒸汽就在內(nèi)部形成一股壓力，這就是水蒸汽的膨化作用，如果物料不夠致密，將有可能會(huì)裂成碎片，正是由于這一原因限制了這一技術(shù)的使用范圍，同于形成的水蒸汽是高溫的，匯同油料的熱作用，對(duì)物料進(jìn)行加熱，在這種熱力作用下，一些有機(jī)物開始發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化，使蛋白質(zhì)變性，殘余酶失活，這就是致熟作用，從而使果蔬脆片比凍干食品更適合用于休閑食品。