去除水分是食品生产的基本工艺，可以说是仅次于蒸煮的第二大重要环节，两者都用于稳定和保存固体、奶粉和一些流体食品。
水分总有部分残留，并对食品造成影响，而这个问题由干燥机负责解决，食品加工商可以通过多种选择达到预期效果。通常来说，干燥是一个能源密集的加工过程，会对产品的外观和营养价值造成一定的破坏。用最低的成本获取稳定的干燥效果是当下一个持续的研发重点，目前已取得相当大的进展。
微波真空干燥的第一个商业应用是在上世纪80 年代。每一项技术创新的经历都伴随着痛苦，和电力相比成本更高昂的天然气对微波干燥技术的发展带来了一定阻力。然而低压微波与冻干技术的能源表现大相径庭，其中一种被称为辐射能量真空（REV）的技术最早在2008 年投入应用，并逐渐开始赢得工业领域的支持。
今年八月，一家牛肉干产品制造商Jack Link 成为目前最新一家与温哥华的EnWave 公司签署授权协议，并对该项技术进行评估的食物加工商。威斯康星州的Minong 肉制品加工厂拒绝讨论干燥对已经可以长期保质的产品的价值何在，但他们对“各种创新休闲食品”表现出浓厚兴趣。然而这两家与EnWave存在财务关系的刚起步的公司正在进一步推进长保质期的奶酪休闲食品，这类产品很早就在Costco 和Kroger 等零售渠道获得了成功。
水电是太平洋西北地区几种能源的一个重头，凭借这一点，EnWave 可以宣称自己的低碳足迹，至少该公司所有的设备都在本土市场运行。因为在真空环境下，沸点降低了一半，微波能量去除了水分但不会破坏食品的细胞结构。
冷冻干燥工艺也可以采用真空，但耗时相对更长，能耗也更多。EnWave公司副总裁Brent Charleton 解释说，其主要原因是食品会发生多相位的变化。辐射能量真空可以实现同样的加工效果，但在时间和成本上更理想，非常接近空气对流干燥。产品被装入到载体中通过干燥机，就像食品被放在家用微波炉里的转盘上一样。
华盛顿的NutraDried 是一家由EnWave 和Enwave 董事控股的投资集团共同拥有的加工商，成立于去年，主要生产Moon 品牌的奶酪。最近，他们用一台100 千瓦的设备代替了Jack Link 等使用的10 千瓦的系统。
“10 千瓦的设备对于我们而言或多或少像一条测试线。我们的产品目前已进入了近100 家商店，需要更大的设备。” NutraDried 的首席执行官AlanWhittecker 解释说。这台新的大设备的产能约为450 磅的低含水量（通常小于1%）的新鲜奶酪，保质期为12 个月，不添加任何防腐剂或其它添加剂，但具有绝妙的奶酪味道，他说。从去年12月2 日开始，这台大容量干燥机正式开始出货。
奶酪中的水分在蒸发时被空气取代，产品发生膨胀，像月球上的岩石，Whittecker 解释说，这就是产品被命名为Moon 的灵感来源。“它的口感非常棒，不像海绵，很接近冻干奶酪。”他说。烘烤可以生产保质期稳定的奶酪，“但几乎没有任何口感和营养价值可言。”户外爱好者通常是车打、豪达以及杰克辣椒奶酪的消费群体，通常2 盎司包装的零售价为4.99 美元。
“这是相对昂贵的休闲食品，”华盛顿的NutraDried Creations 公司首席执行官John Gibb 指出。NutraDried Creations 主要销售私人标签的新鲜奶酪产品，散装品牌为Ferndale，包装品牌为Blaine。Gibb 公司在西北区域推出了Munchies 品牌，专门在Costco 销售。基于良好的销售业绩，他预计Kirkland 版本的奶酪小食将于今年亮相。
精简的工程设计
设备的卫生设计是加工商和OEM 商的前沿和核心，但存在着相当大的混乱，特别是低含水量食品的应用。通常索取报价时就存在问题，有些食品企业在执行标准时不一定匹配自己的具体应用，其结果是工程设计过度，产生额外的成本。
创新和运营卓越联盟提出了一项名为“同一个声音”（OneVoice）的倡议，其目的就是为了理解设计上存在的差距，帮助OEM 商更规范化，从而降低设备成本。不久前，“同一个声音”的工程和解决方案团队针对工业干燥机开发了一款卫生级设备，负责加工带糖衣和其它调味料涂层的谷物即食食品。
“当时我们正在着手研究谷物食品干燥机的研发工作，同时我也是‘同一个声音’干燥机标准指南的制定小组成员之一。”北卡罗来纳州布勒Aeroglide 公司食品安全经理Steve Blackowiak 回忆说。高等和常规卫生等级、干湿的不同应用都会对该公司谷物干燥机的具体工程设计带来直接影响。同时，设计还会体现食品企业对低含水量产品的理解，这种理解推动Aeroglide 考虑一些定制方案。例如，婴儿颗粒食品和固体宠物食品，这两类都属于高卫生等级，需要固体深度清洗，因此所采用的卫生设计原理相同。
食品加工设备的卫生指导原则非常完备，针对肉类和家禽的是AMI，针对乳制品的是3A，针对烘焙食品的是BISQ，这些对OEM 商而言容易造成困惑，从而对每一家食品企业进行工程设计时有所混淆。“你不能对低含水量产品干燥设备采用3A 标准，否则会因为过度设计造成成本剧增。” Blackowiak 指出。
通过将ConAgra、 Kellogg 和MOM（原先的Malt-O-Meal）等大买家集合起来共同开发统一的指导原则，布勒 Aeroglide 设计了五款包括谷物干燥机在内的标准干燥机模型，对于个别买家只需要适度修改。
食品安全，生产最大化和能源效率是Ceres 的设计目标。直接传动风机替代了旧款干燥机的皮带和滑轮，同时实现了三大设计目标，风机效率更高，更容易清洗，清洗时间也更短。谷类食品加工商的实践证明，干燥机清洗耗时为8-14 小时。Ceres 可以在两小时内完成清洗，为客户增加了6-12 小时的开机时间。单室设计显著提升了气流速度，让工程师能够将设备的占地面积缩小4/5，而产量约为每小时8,800 磅。此外，无链式传送机不需要侧面导轨，能够更好的利用CIP（仍需要部分手工清洗）。
材料科学更深入的理解也为干燥机的设计带来了革命性的改进。布勒的瑞士同事们推出的一款意面干燥机Ecothermatik 是最近的一个典型案例。为了更好控制玻璃化转变，这些科学家对面团的淀粉——蛋白质结构进行了研究，寻找橡胶性状态转变为硬脆状态的关键点。结果表明，与Buhler 之前的模型相比，Ecothermatik 可以节省40% 的热能，以及10% 的电费。
在德国科隆举办Anuga FoodTe 展会上同期召开了资源效率研讨会，干燥机是这次会议的热点话题。该展会每三年举办一次，在2012 年展会上干燥机也是关注焦点。Ecothermatik 在当时被授予了国际食品技术奖，该奖项用于表彰“帮助食品生产商改进工艺的创新技术”。
与大容量常规干燥机（2,750 磅/ 小时）相比，新系统降低整体运营成本达30%。预干燥机和主干燥机不是简单的排出潮湿空气，而是将空气通过热交换器进行热循环。因为意面能在更短时间内实现稳定状态，因此总干燥时间缩短了20-25%，干燥机的占地面积也有所减少。
新鲜粉末的干燥
喷雾干燥是食品工业最大能耗源之一。GEA Process Engineering 的代表相信，2013 年恒天然在新西兰Darfield 工厂使用的喷雾干燥机是目前世界上最大的一台喷雾干燥设备，该设备每小时产能可达30 吨(66,000 磅)。
另一台同等产能的设备将于今年投产。GEA 在丹麦的代表拒绝就恒天然的设备发表评论，但他们指出，利用流体动力学（CFD）可以计算腔室的尺寸，深入了解玻璃化转变过程。得益于此，近年来大型喷雾干燥机能耗降低了5-10%。
“在过去的10 年中，每台干燥机负责的产品种类更少，不间断加工时间更长，通常以一周7 天，每天24 小时运行，奶粉生产线的性能因此得到了显著提升。” 技术部副总裁Thorvald Ullum在一封邮件中写道。在那样的生产模式下，只有产品不符合规格才需要启停设备或更换产品。
流体动力学帮助GEA 优化干燥室的尺寸和形状，减少所需要的空气量。蒸发器冷却水的回收利用可对主干燥机的空气进行预热，进一步降低能耗。“如今设备的连续运行时间非常长，这是个非常大的优势，尤其是对设备维护周期计划得非常严谨的那些工厂。”他补充道。部分干燥机的运作“非常接近百分之百的效率” 。
大多数设备的改进效果通常以渐进式展现，但运用流体动力学等设计工具能更好地理解食物本身的相位变化，帮助干燥机供应商实现性能和能耗上的重大进步。
7/6/2015
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