真空技術(shù)在糧食行業(yè)中的應用

1、概述

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，真空技術(shù)(vacuum technology)在糧食行業(yè)的運用越來(lái)越廣。真空技術(shù)被稱(chēng)為21世紀的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，作為一門(mén)綜合性交叉學(xué)科，在輸送、環(huán)保、干燥、儲藏、加工等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用，各種與真空技術(shù)密切相關(guān)的新工藝、新方法、新技術(shù)、新設備都顯示了其獨特的優(yōu)勢和特色。

　　“真空”這一術(shù)語(yǔ)譯自拉丁文vacuo，其意義是虛無(wú)。其實(shí)真空應理解為氣體較稀薄的空間。在指定的空間內，低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)統稱(chēng)為真空。真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱(chēng)為真空度(degreeofvacuum)，通常用壓力值表示。

　　根據我國所制訂的國標GB3163的規定，真空區域大致劃分如下：

　　低真空區域105~102Pa(760~1torr)

　　中真空區域102~10-1Pa(1~10-3torr)

　　高真空區域10-1~10-5Pa(10-3~10-7torr)

　　超高真空區域<10-5Pa(<10-7torr)

　　目前，真空技術(shù)在糧食行業(yè)的運用主要集中在中、低真空區域內。體現在糧食產(chǎn)后的清糧、干燥、儲藏、輸送和加工等一系列生產(chǎn)活動(dòng)中，有利于增加糧食有效產(chǎn)出，改善或保護糧食品質(zhì)，提高系統處理功效。

2、真空輸送(vacuum handling)

　　利用真空與大氣空間存在壓力差所產(chǎn)生的力來(lái)做功的。由于這種機械能存在著(zhù)壓強處處均勻的特點(diǎn)，這些真空設備在糧食、面粉、飼料行業(yè)運用較多。利用安裝在輸送系統終點(diǎn)的真空泵(vacuumpumps)抽吸系統內的空氣，使輸送管內形成低于大氣壓的負壓氣流，物料同大氣一起從起點(diǎn)吸嘴進(jìn)入管道，隨著(zhù)氣流輸送到終點(diǎn)分離器內，物料顆粒受到重力或離心力作用從氣流中分離出來(lái)，氣體除塵后經(jīng)真空泵或離心風(fēng)機排入大氣，綠色環(huán)保。

　　真空輸送設備在糧食行業(yè)主要用于谷物裝卸，它可置于港口、碼頭、筒倉或散裝物料存放點(diǎn)，將物料抽吸上來(lái)，并送至料倉等受料點(diǎn)，對裝運散裝物料的船舶、車(chē)輛等無(wú)需特殊改裝，是糧食等粉粒料系統輸送散裝物料的理想設備�？蓪�(shí)現遠距離垂直輸送，操作方便。整機性能可靠，無(wú)塵作業(yè)，裝卸傳送物料損耗小，工作效率高。并且體積小、重量輕、結構簡(jiǎn)單緊湊、安裝容易、低噪音、無(wú)震動(dòng)、維護方便。采用負壓輸送方式來(lái)處理和搬運，可以改善各種糧食設施的工作環(huán)境、減少因粉塵對設備的磨損、保護操作人員免受粉塵對身體損害、防止粉塵爆炸的發(fā)生，還可減少對周?chē)�環(huán)境的粉塵污染。具有巨大的社會(huì )效益和環(huán)境效益。

　　早在1958年，上海港口和長(cháng)沙等地開(kāi)始試用真空吸糧機從船舶上缷糧。以食品工業(yè)部門(mén)為例，我國有1000多個(gè)面粉廠(chǎng)采用真空輸送，其中港口采用的真空輸送已達到200噸/時(shí)的輸送能力。真空輸送作為一項新的運送技術(shù)，在其可以適應的領(lǐng)域預計將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

　　真空輸送具有以下特點(diǎn)：①設備構造簡(jiǎn)單，制造、加工、安裝都比較方便，控制費用少，建設時(shí)間短。真空輸送系統的主要構成部分均為型鋼板材的焊接結構，由管、罐形狀的構件所組成，各構件間各相對運動(dòng)、維修操作都比較容易，如果加裝一些控制設備，很容易實(shí)現自動(dòng)化操作。②輸送效率高，設備無(wú)回程運輸。其他運輸工具均有運輸手段均有空程返回的缺點(diǎn)，而真空輸送的運輸介質(zhì)是空氣，只需在終端排入大氣，輸送過(guò)程中，進(jìn)料口可連續加料，實(shí)現連續輸送。③勞動(dòng)衛生條件好，真空輸送時(shí)物料在管內運行，管內處于負壓，粉塵不會(huì )外泄飛揚，物料不會(huì )飛散和污損環(huán)境。在輸送過(guò)程中，還可以進(jìn)行分選、干燥等中間處理。如物料在負壓下輸送，因為在負壓下水分易于蒸發(fā)，所以，即使不采用其它干燥手段，水分較高的物料在輸送過(guò)程中，也會(huì )得到一定的干燥作用，利用物料顆粒重量的不同，設計適當的缷料口可以對物料分選。④此外，真空輸送的輸送管道，便于因地制宜地設置管網(wǎng)，布置簡(jiǎn)便靈活，可以充分利用場(chǎng)地面積，易于適應作業(yè)環(huán)境。

　　真空輸送的主要問(wèn)題是動(dòng)力消耗大，輸送距離受到一定的限制。對于吸送物料的體積、形狀、物理性質(zhì)有一定要求，不宜于輸送凝聚性和粘著(zhù)性的物料，忌輸入帶電粉體，整個(gè)系統要氣密性好，而完全做到這一點(diǎn)又比較困難。是否宜于采用真空輸送，需綜合考慮經(jīng)濟效益決定。

3、真空除塵(vacuum cleaning)

　　在我國糧食進(jìn)出倉、倒倉作業(yè)以及生產(chǎn)加工過(guò)程中，特別是在糧食中轉過(guò)程中，產(chǎn)生的粉塵大、作業(yè)環(huán)境惡劣，更為嚴重的是，大量的粉塵極有可能產(chǎn)生粉爆，給人民生命和國家財產(chǎn)安全帶來(lái)嚴重的隱患。在糧食工業(yè)現代化的生產(chǎn)領(lǐng)域中，對粉塵的要求越來(lái)越高。生產(chǎn)環(huán)境的潔凈不僅是確保某些產(chǎn)品高質(zhì)量的必要前提，而且對改善生產(chǎn)環(huán)境、保護個(gè)人身體健康、避免二次污染均有重要意義。

　　采用真空除塵方式綠色環(huán)保，不僅改善各種糧食設施的工作環(huán)境、保護個(gè)人身體健康、防止粉塵外泄飛揚以及粉塵爆炸的發(fā)生，而且減少對周?chē)�環(huán)境的粉塵污染。真空除塵具有布置靈活、使用方便、收集率高、有效收集范圍廣、運行可靠性強等特點(diǎn)，在減少二次污染的同時(shí)還能大大降低工人的勞動(dòng)強度和粉塵對身體的危害。

4、真空包裝(vacuum packaging)

　　真空包裝是將物品裝入氣密性容器后，在容器封口之前抽真空，使密封后的容器內基本沒(méi)有空氣的一種包裝方法。真空包裝法也稱(chēng)減壓包裝法或排氣包裝法。這種包裝可阻擋外界的水汽進(jìn)入包裝容器內，也可防止在密閉著(zhù)的防潮包裝內部存有潮濕空氣，在氣溫下降時(shí)結露。采用真空包裝法，要注意避免過(guò)高的真空度。

　　一般的原糧以及糧食加工過(guò)的商品都可以采用真空包裝，真空包裝不但可以避免或降低糧食的氧化、變色、變味，而且抑制了某些霉菌和細菌的生長(cháng)。

　　目前糧食、油料等加工保鮮都還基本處于低級、粗放的狀態(tài)，而且我國的冷藏條件也不能與美國、日本等發(fā)達國家相比，這樣造成農產(chǎn)品大量損耗和資源浪費。而真空包裝能維持糧食農產(chǎn)品的品質(zhì)和營(yíng)養成分，倍受糧食行業(yè)的重視。

　　真空包裝除控制外界溫度和無(wú)菌以外，更重要的是控制糧食合適的氣體環(huán)境，達到預期的保鮮目的。其主要方法有機械擠壓式、吸管脫氣式等方法。無(wú)論何種方式，都是要把包裝袋內的空氣抽出，然后熱封。其主要特點(diǎn)是：降低袋內含氧量，抑制霉菌、細菌生長(cháng)發(fā)育，控制糧食變質(zhì)，達到保鮮、保質(zhì)的目的。另外，真空包裝后，還可抗機械壓力，減輕振蕩，既利于遠途運輸，又利于銷(xiāo)售。

5、真空儲藏(vacuum storage)

　　真空儲藏新技術(shù)也稱(chēng)低壓儲藏、減壓儲藏。真空儲藏是利用抽氣減壓的方法，用抽氣裝置將密封良好的糧堆中的空氣抽出，降低糧堆中的氧氣濃度甚至使其接近絕氧狀態(tài)，并長(cháng)時(shí)間地保持，以達到儲藏糧食的保鮮和殺蟲(chóng)、防蟲(chóng)的目的。與氣調貯藏不同的是，減壓貯藏只改變貯藏環(huán)境中空氣的總含量和密度，不改變空氣成分和組合比例。真空儲藏實(shí)質(zhì)上是一種壓控儲藏方法。有利于抑制酶、細菌、病、蟲(chóng)的發(fā)生與擴散。

　　真空儲藏是將糧食置于密閉庫房(容器)內，在降溫的過(guò)程中將貯藏庫(容器)內的空氣抽出，進(jìn)行減壓降氧，隨著(zhù)壓力的不斷降低，一些對貯物有害的氣體也隨之減少或基本消失，為糧食的長(cháng)期貯藏保鮮創(chuàng )造了有利的條件。減壓庫在正常運行中可同時(shí)和連續完成真空預冷、減壓冷藏過(guò)程，減少了貯藏工藝環(huán)節;由于庫內所貯糧食無(wú)需氣密包裝，應用領(lǐng)域廣泛，成為糧食科研工作者研究的熱點(diǎn)。

6、真空爆殼(vacuum bursting)

　　將堅殼類(lèi)農產(chǎn)品(如板栗、葵花子等)經(jīng)漂洗及挑選工序(主要是挑去發(fā)霉及生蟲(chóng)的原料)后裝入真空爆殼機中，在真空條件下，將具有相當水分的濕物料加熱到一定溫度，在真空泵的抽氣作用下，物料吸熱使其外殼的水分不斷蒸發(fā)而被移除，其韌性和強度降低，脆性大大增加。真空作用又能使殼外壓力降低，殼內將相對處于較高壓力狀態(tài)。在外殼將被加熱干燥產(chǎn)生應力發(fā)生應變的同時(shí)，果仁也被加熱并使其內部的水分汽化，果仁因失水而收縮，使其與內皮、外殼自行分離;由于果仁的水分汽化后無(wú)法從外殼逸出，使殼內的壓力進(jìn)一步升高，達到一定數值時(shí)，就會(huì )使外殼和內皮爆裂。

　　真空爆殼加工技術(shù)不僅效率高，而且衛生，不僅適應大規模生產(chǎn)，而且能夠保持果仁的原形、原色、原味，同碾、軋、擠等加工工藝相比較，大大降低了果仁破碎及損失，爆殼率達90%以上，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，具有廣闊的應用價(jià)值。

7、真空干燥(vacuum drying)

　　真空干燥過(guò)程就是將被干燥物料置放在密閉的干燥室內，用真空系統抽真空的同時(shí)對被干燥物料不斷加熱，使物料內部的水分通過(guò)壓力差或濃度差擴散到表面，水分子在物料表面獲得足夠的動(dòng)能，在克服分子間的相互吸引力后，逃逸到真空室的低壓空間，從而被真空泵抽走的過(guò)程。真空干燥能夠方便地回收有用和有害的物質(zhì)，而且能做到密封性良好。從環(huán)境保護的意義上講，有人稱(chēng)真空干燥為“綠色干燥”。

　　在真空狀態(tài)下，物料濕氣的沸點(diǎn)降低、汽化過(guò)程加速，因此就特別適合于對溫度敏感而且易分解的物料。真空干燥主要在低真空區域內進(jìn)行。糧食水分在汽化過(guò)程中，其沸騰蒸發(fā)溫度與環(huán)境壓力成正比，把高水分糧食放置在密閉的干燥筒內，使干燥筒形成并維持一定的真空度，同時(shí)對干燥筒內的糧食不斷加熱，使糧食內部的水分通過(guò)壓力差擴散到表面，汽化后被真空泵抽走，實(shí)現真空低溫狀態(tài)下連續對高水分糧食進(jìn)行脫水干燥。真空干燥使水分的沸騰蒸發(fā)溫度從100℃降低到40℃以下，由于蒸發(fā)溫度低于淀粉的糊化溫度，不會(huì )對糧食籽粒產(chǎn)生損傷。避免了糧食籽粒的膨脹和爆腰，能夠保證糧食干燥后的產(chǎn)品質(zhì)量。保證了物料烘后原有色、香、味、營(yíng)養成份、品質(zhì)基本不變，是真正意義上的低溫干燥，與一般的熱風(fēng)低溫干燥完全不同。

　　真空冷凍干燥(vacuum freezedrying)技術(shù)是使物料首先凍結，然后在真空條件下升溫，使冰升華達到最后干燥的目的。采用的加熱方式有紅外線(xiàn)加熱、微波加熱等，所提供的熱量既要快速使冰升華，又不能使產(chǎn)品表面受到損傷。真空冷凍干燥技術(shù)能夠保持產(chǎn)品原有的色、香、味、形以及營(yíng)養成分，特別對熱敏性物料的干燥，是生產(chǎn)綠色食品有前途的一種干燥方法。

8、結束語(yǔ)

　　我國糧食輸送、干燥、加工等產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)潛力巨大，如何將真空技術(shù)科學(xué)、合理、有效地運用在糧食行業(yè)當中，真空工作者應發(fā)揮自己的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢以及新理論的研究，大力開(kāi)發(fā)新型實(shí)用的新技術(shù)、新工藝、新設備，為我國的糧食事業(yè)做出應有的貢獻。