提高蜂產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本的工藝探討

沈善明 朱豐金

（上海三明蒸發(fā)干燥研究所，上海 200232）

2013年曾與一家生產(chǎn)蜂王漿的制藥企業(yè)探討蜂王漿的干燥問(wèn)題，在交流中了解該企業(yè)還在用50℃加熱的料盤(pán)式真空干燥箱干燥蜂王漿，他們對(duì)采用凍干干燥感到設(shè)備投資昂貴和干燥時(shí)間太長(zhǎng)，當(dāng)然對(duì)50℃加熱的料盤(pán)式干燥箱真空干燥的蜂王漿質(zhì)量也不滿意。于是啟發(fā)本人對(duì)已開(kāi)發(fā)的低溫真空藥品干燥機(jī)有了可在蜂產(chǎn)品干燥上應(yīng)用的新思路。

1 蜂產(chǎn)品加工及工藝特性

蜂產(chǎn)品除了蜂蜜和蜂王漿之外還有其它許多品種，特別是附加值很高的蜂膠還必需通過(guò)提取過(guò)程才能制得。蜂膠的年提取量較少，現(xiàn)采用靜態(tài)酒精溶出，每個(gè)溶出周期達(dá)十幾天。因是采用易燃易爆的酒精為溶劑，顯然多功能提取罐很不符合安全要求，這正好適合本人開(kāi)發(fā)的管式推料連續(xù)逆流提取機(jī)[1]發(fā)揮作用。

蜂蜜的煉制過(guò)程包括過(guò)濾以及蒸發(fā)濃縮脫水使含水率符合標(biāo)準(zhǔn)，都需要加熱蜂蜜使黏度降低并易于過(guò)濾和蒸發(fā)濃縮。而呈高黏度的蜂蜜加熱很不易，達(dá)到加熱蒸發(fā)濃縮目的后的蜂蜜要使之冷卻同樣也不易，于是蜂蜜要在較高的溫度下停留很長(zhǎng)時(shí)間。自然會(huì)使蜂蜜中寶貴的熱敏性活性物質(zhì)受損，也同時(shí)使蜂蜜失去不少特有的風(fēng)味。

另外，蜂花粉也需要低溫度干燥以確保其質(zhì)量。

在網(wǎng)上查得已有人在開(kāi)發(fā)蜂蜜的干燥產(chǎn)品，有采用常壓噴霧干燥，噴霧干燥的進(jìn)出風(fēng)溫度較高，估計(jì)這種噴霧干燥產(chǎn)出的干燥蜂蜜產(chǎn)品一定會(huì)使蜂蜜中的活性物質(zhì)和風(fēng)味大半被破壞，干燥蜂蜜的質(zhì)量很難會(huì)被消費(fèi)者接受。也有在高溫下熬干后冷卻粉碎制蜂蜜干燥產(chǎn)品，其質(zhì)量更不可取。于是就想到早就開(kāi)發(fā)的低溫真空制粒干燥，應(yīng)能為解決蜂蜜的干燥作貢獻(xiàn)。

綜上所述，幾乎各種蜂產(chǎn)品都有很高的熱敏性，為保護(hù)蜂產(chǎn)品的質(zhì)量，各種蜂產(chǎn)品的熱加工過(guò)程必須遵循的原則是：降低加工溫度；縮短受熱時(shí)間。

2 提高蜂產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本的實(shí)踐

2.1 蜂膠提取采用連續(xù)管式逆流提取

為了改進(jìn)現(xiàn)有靜態(tài)酒精提取蜂膠的技術(shù)和設(shè)備，在福賜德蜂業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)公司的支持下，采用φ150×6 000的連續(xù)管式逆流提取試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了蜂膠提取試驗(yàn)。溶劑為酒精，實(shí)踐證明24 h提取停留時(shí)間完全能滿足蜂膠的提取要求，實(shí)際停留時(shí)間還有可能縮短。提取操作是在酒精連續(xù)加注、廢渣連續(xù)排出和設(shè)備密閉條件下進(jìn)行。因?yàn)樘崛≡谶B續(xù)加熱保溫的條件下進(jìn)行，出現(xiàn)了與靜態(tài)常溫和提取停留十余天不同的結(jié)果。不僅很好地提取了蜂膠，并且蜂膠原料中的蜂蠟都被酒精溶出，即提取酒精溶液中還含有蜂蠟，導(dǎo)致提取液酒精溫度稍降低即會(huì)析出蜂蠟來(lái)。

眾所周知蜂蠟也是很有用的一種蜂產(chǎn)品，過(guò)去長(zhǎng)周期常溫敞開(kāi)靜態(tài)提取，蜂蠟仍然保留在提取蜂膠后的殘?jiān)?，最后將殘?jiān)鲝U品出售。在改用連續(xù)管式逆流提取后，使提取時(shí)間極大地縮短，并能提高蜂膠的收得率。連續(xù)管式逆流提取的進(jìn)出料全部實(shí)現(xiàn)定量和機(jī)械化，提取在設(shè)定的恒溫密閉條件下進(jìn)行，這對(duì)易燃易爆酒精提取生產(chǎn)操作安全性的大幅度提高，特別是一次提取可兼得蜂膠和蜂蠟兩種產(chǎn)品，有利于降低生產(chǎn)成本。

2.2 蜂花粉的干燥

利用可進(jìn)行動(dòng)態(tài)低溫藥品真空干燥機(jī)進(jìn)行≤50℃真空干燥，證明藥品真空干燥機(jī)在真空密閉動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行低溫干燥，無(wú)手工操作性污染，蜂花粉低溫干燥的質(zhì)量，遠(yuǎn)好于常規(guī)料盤(pán)式真空干燥箱干燥的產(chǎn)品。

2.3 改進(jìn)后蜂蜜加工煉制的流程設(shè)備設(shè)計(jì)

觀察現(xiàn)在蜂蜜加工煉制中的加熱和蒸發(fā)濃縮設(shè)備結(jié)構(gòu)，很不符合加工具有很強(qiáng)黏稠特性的蜂蜜。如只有加熱的目的而無(wú)加熱過(guò)程的時(shí)間控制，使加熱的時(shí)間很長(zhǎng)。特別是蒸發(fā)濃縮后處于較高溫度的蜂蜜，只能耐心地慢慢等待蜂蜜自然冷卻，蜂蜜的長(zhǎng)時(shí)間受熱，必然會(huì)使蜂蜜的質(zhì)量受損。顯然很有必要改變蜂蜜熱加工的設(shè)備結(jié)構(gòu)，不但要能使蜂蜜加熱時(shí)間嚴(yán)格控制，并使受熱后的蜂蜜能極快地予以冷卻。因此流程設(shè)備中淘汰了易在加熱壁面上會(huì)形成蜂蜜過(guò)熱的夾套加熱蒸發(fā)釜，熱源由>100℃工廠水蒸氣改用<100℃低溫飽和水蒸氣，改用細(xì)小直徑的薄壁管構(gòu)成蛇管式的蜂蜜快速加熱器，使蜂蜜能在較低加熱溫度下迅速達(dá)到加熱要求。

改進(jìn)后的蜂蜜加工煉制設(shè)備流程如圖1所示。蜂蜜加工煉制設(shè)備流程說(shuō)明：

原料蜂蜜經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量增壓后進(jìn)蛇管快速加熱器迅速加熱，加熱溫度以較低和利于蜂蜜過(guò)濾的溫度為宜。經(jīng)過(guò)濾后熱的蜂蜜進(jìn)輥壓式真空薄膜濃縮機(jī)中的噴嘴，熱的含水蜂蜜出噴嘴后泄壓到真空負(fù)壓，蜂蜜中的水分因壓差的變化而產(chǎn)生閃蒸蒸發(fā)，閃蒸蒸發(fā)脫水使蜂蜜迅速降溫，降溫的速度之快按秒計(jì)算。同樣定流量進(jìn)加熱器的蜂蜜在小直徑蛇管中快速通過(guò)，并且與傳熱系數(shù)甚高的低溫（30 ～ 100℃）飽和水蒸氣進(jìn)行熱交換，使蜂蜜的加熱時(shí)間控制在2 min不到的時(shí)間內(nèi)，所以在蜂蜜加工煉制過(guò)程中不僅溫度低，而且蜂蜜的受熱時(shí)間受?chē)?yán)格控制，這與目前加熱冷卻很慢，蜂蜜受熱停留時(shí)間不受約束的狀態(tài)大相徑庭。

蜂蜜閃蒸蒸發(fā)后噴在壓輥式真空薄膜蒸發(fā)濃縮機(jī)的壁面上，因蒸發(fā)濃縮機(jī)的加熱夾套已改為低溫蒸汽發(fā)生器用，產(chǎn)生30 ～ 100℃低溫飽和水蒸氣作蒸發(fā)熱源。如熱源溫度設(shè)定為≤50℃，則只要真空系統(tǒng)能保持較好狀態(tài)，濃縮的蜂蜜溫度就較易控制在≤35℃，就能切實(shí)保護(hù)蜂蜜質(zhì)量不受損害。

圖1 改進(jìn)后的蜂蜜加工煉制設(shè)備流程

因在真空薄膜蒸發(fā)濃縮機(jī)底部設(shè)一個(gè)外覆聚四氟乙烯樹(shù)脂的壓輥，壓輥在內(nèi)筒體驅(qū)動(dòng)下被動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將內(nèi)筒體底部黏稠的蜂蜜擠壓成薄膜，為黏稠的蜂蜜在真空低溫條件下快速蒸發(fā)濃縮創(chuàng)造條件。蜂蜜屬藥品食品，有嚴(yán)格的GMP規(guī)范要求，不能用常規(guī)刮板式真空薄膜蒸發(fā)濃縮機(jī)濃縮處理。因高速旋轉(zhuǎn)刮板與濃縮機(jī)加熱面之間肯定會(huì)因劇烈旋轉(zhuǎn)磨擦而產(chǎn)生磨損異物，嚴(yán)重影響蜂蜜的質(zhì)量。鑒于此原因，我們?yōu)轲こ淼姆涿坶_(kāi)發(fā)不具有磨擦而只有相對(duì)滾壓的輥壓式真空薄膜蒸發(fā)濃縮機(jī)，以確保濃縮蜂蜜的質(zhì)量。

2.4 蜂王漿的真空制粒干燥

蜂王漿是蜂產(chǎn)品中附加值和熱敏性都很高的一種蜂產(chǎn)品。采用凍干干燥蜂王漿的出發(fā)點(diǎn)是很好的，將冷凍和干燥聯(lián)系在一起，似乎干燥的溫度自然而然會(huì)很低。殊不知單靠冷凍是達(dá)不到干燥目的的，凍干干燥最后還是要依靠不有損于產(chǎn)品熱敏性的加熱源加熱才能脫水干燥。

凍干干燥先將含水物料作— 40℃速凍，然后在真空條件下給予冰晶一定的熱量，使冰晶直接升華氣化而達(dá)到脫水干燥的目的。一般的加熱溫度在20 ～ 40℃左右。將物料中冰晶加熱升華的熱量主要依靠傳導(dǎo)熱，熱量要從加熱板通過(guò)料盤(pán)再傳遞到物料（冰晶），接觸料盤(pán)底部物料中的冰晶受熱升華氣化后，會(huì)形成干燥的物料層，再后的熱量就要從脫水干燥后的料層再逐步向上傳遞。隨著干燥的進(jìn)行，脫水干燥的料層會(huì)不斷增厚。再由于脫水干燥的料層一般呈較強(qiáng)的絕熱性，而且料盤(pán)上的干燥物料層厚度不是以毫米而是以厘米計(jì)，所以嚴(yán)重影響了熱的傳導(dǎo)，致使凍干干燥的升華脫水時(shí)間很長(zhǎng)。由于上述原因，接近料盤(pán)底部的干燥物料受熱的時(shí)間不僅長(zhǎng)，而且受熱的溫度等于加熱板中的熱源溫度。如加熱板中的熱源溫度是40℃，則接近料盤(pán)的物料受熱溫度接近或等于熱源的最高溫度，受熱的時(shí)間相當(dāng)于從加熱開(kāi)始到加熱結(jié)束很長(zhǎng)的總時(shí)間。

于是就產(chǎn)生這樣的一個(gè)問(wèn)題，如果我們創(chuàng)造一臺(tái)具有很大加熱面積的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)真空干燥機(jī)，并能向真空干燥機(jī)提供和凍干干燥一樣溫度的熱源，我們?yōu)楹芜€要去繞一個(gè) — 40℃的速凍過(guò)程，然后再去加熱升華脫水。為何不直接將被干燥物料直接進(jìn)行動(dòng)態(tài)真空低溫加熱干燥。將旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)干燥機(jī)中的物料熱傳導(dǎo)與靜態(tài)凍干干燥機(jī)中的物料熱傳導(dǎo)相比較，自然動(dòng)態(tài)干燥的熱傳導(dǎo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于靜態(tài)干燥。其結(jié)果是干燥物料受熱均勻，受熱的時(shí)間短，也就是說(shuō)干燥機(jī)的干燥效率和干燥速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于凍干干燥。由于不再需要速凍部分的設(shè)備，直接低溫真空干燥的設(shè)備投資就大幅度地節(jié)省，水、電、汽總能耗也大幅度降低。如果加熱源的溫度相等，則直接低溫真空干燥物料的受熱時(shí)間比凍干干燥少得多，并且不再需要手工操作的料盤(pán)介入，于是直接低溫真空干燥的產(chǎn)品質(zhì)量很有可能高于凍干干燥的產(chǎn)品。

了解了直接真空低溫干燥的技術(shù)特征，就能接著介紹低溫真空制粒干燥了。

低溫真空制粒干燥技術(shù)是利用旋轉(zhuǎn)真空動(dòng)態(tài)干燥機(jī)的旋轉(zhuǎn)功能，和內(nèi)設(shè)的噴嘴霧化功能，在干燥機(jī)內(nèi)預(yù)置與產(chǎn)品同質(zhì)的干燥粉體，利用干燥機(jī)的旋轉(zhuǎn)功能使干燥粉體處于機(jī)械流化狀態(tài)，并使粉體在真空條件下進(jìn)行低溫（30 ～ 50℃）熱源加熱，待粉體加熱到設(shè)定的干燥溫度時(shí)對(duì)干燥粉體進(jìn)行噴霧制粒干燥。

真空低溫制粒干燥與常壓熱空氣噴霧制粒干燥不同之處是：本制粒干燥是處于真空機(jī)械流化狀態(tài)，所以干燥溫度很低，能確保熱敏產(chǎn)品的質(zhì)量；熱源為間接低溫蒸汽加熱，無(wú)熱空氣尾氣帶走熱量的損失，熱效率是噴霧干燥或常壓熱空氣噴霧制粒干燥的3倍以上；產(chǎn)生的蒸汽尾氣經(jīng)過(guò)濾后排放，無(wú)尾汽夾帶產(chǎn)品粉塵的損失，也無(wú)產(chǎn)品黏附塔壁被烘烤破壞的損失，所以產(chǎn)品收得率特高。又因?yàn)榱媳P(pán)式凍干干燥少不了手工操作介入而帶來(lái)的操作性污染，而本干燥機(jī)全在密閉的機(jī)械化操作中完成，并且產(chǎn)品的受熱時(shí)間遠(yuǎn)少于凍干干燥，所以產(chǎn)品的質(zhì)量至少不會(huì)低于凍干干燥。

3 結(jié)論與展望

設(shè)想蜂蜜制粒干燥，有朝一日能將蜂蜜像牛奶一樣制成奶粉狀的干燥蜂蜜粉，一定會(huì)給蜂蜜的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和食用消費(fèi)帶來(lái)巨大影響。

由于蜂蜜的黏性和熱敏性遠(yuǎn)大于牛奶，高黏性會(huì)使蜂蜜霧滴嚴(yán)重沾黏在噴霧塔的塔壁上，帶來(lái)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。蜂蜜中的活性物質(zhì)承受不了噴霧塔進(jìn)、出熱風(fēng)溫度的烘烤，會(huì)使活性物質(zhì)破壞殆盡。再說(shuō)噴霧干燥的熱效率很低，既不利于節(jié)能減排，又會(huì)加重生產(chǎn)的成本。

雖然蜂蜜的黏性遠(yuǎn)高于蜂王漿，但有條件將蜂蜜以極短的時(shí)間予以極快加熱并利用高壓噴嘴非細(xì)霧化噴灑分散，就能與上述蜂王漿制粒干燥一樣進(jìn)行真空制粒干燥。當(dāng)然，制粒干燥前，蜂蜜已經(jīng)過(guò)加工煉制，大部分的水分已低溫度濃縮脫除。將含水量很低的蜂蜜在壓力下以極快速度加熱到較高的溫度，然后將蜂蜜噴入真空的干燥機(jī)中，因壓力的劇變，蜂蜜中的少量水分就閃蒸蒸發(fā)，蜂蜜的溫度立刻下降。有條件將蜂蜜加熱直到降溫的時(shí)間控制在1 min左右。相信按此設(shè)想，利用早就開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的低溫真空浸膏制粒干燥機(jī)就能生產(chǎn)出價(jià)廉物美高質(zhì)量的干燥蜂蜜粉粒體。

想必許多年前由牛奶噴霧干燥制取奶粉，一定也歷盡艱難而取得成功，由蜂蜜制取干燥蜂蜜粉不可能一蹴而就。但我們所處的時(shí)代發(fā)展條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于開(kāi)發(fā)牛奶噴霧干燥的時(shí)代，并且我們已掌握多種低溫干燥和低溫制粒干燥的技術(shù)和設(shè)備。將蜂蜜干燥作為一項(xiàng)為人民服務(wù)和為人民造福的堅(jiān)定目標(biāo)和任務(wù)，堅(jiān)持不懈努力奮斗，蜂蜜干燥一定會(huì)成功。

參考資料

[1] 沈善明，朱豐金.追求理想連續(xù)逆流折流管式提取機(jī)[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)，2009，30(3):6-8.