提高蜂產品質量和降低成本的工藝探討

沈善明 朱豐金

（上海三明蒸發干燥研究所，上海 200232）

2013年曾與一家生產蜂王漿的制藥企業探討蜂王漿的干燥問題，在交流中了解該企業還在用50℃加熱的料盤式真空干燥箱干燥蜂王漿，他們對采用凍干干燥感到設備投資昂貴和干燥時間太長，當然對50℃加熱的料盤式干燥箱真空干燥的蜂王漿質量也不滿意。于是啟發本人對已開發的低溫真空藥品干燥機有了可在蜂產品干燥上應用的新思路。

1 蜂產品加工及工藝特性

蜂產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提取過程才能制得。蜂膠的年提取量較少，現采用靜態酒精溶出，每個溶出周期達十幾天。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，這正好適合本人開發的管式推料連續逆流提取機[1]發揮作用。

蜂蜜的煉制過程包括過濾以及蒸發濃縮脫水使含水率符合標準，都需要加熱蜂蜜使黏度降低并易于過濾和蒸發濃縮。而呈高黏度的蜂蜜加熱很不易，達到加熱蒸發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時間。自然會使蜂蜜中寶貴的熱敏性活性物質受損，也同時使蜂蜜失去不少特有的風味。

另外，蜂花粉也需要低溫度干燥以確保其質量。

在網上查得已有人在開發蜂蜜的干燥產品，有采用常壓噴霧干燥，噴霧干燥的進出風溫度較高，估計這種噴霧干燥產出的干燥蜂蜜產品一定會使蜂蜜中的活性物質和風味大半被破壞，干燥蜂蜜的質量很難會被消費者接受。也有在高溫下熬干后冷卻粉碎制蜂蜜干燥產品，其質量更不可取。于是就想到早就開發的低溫真空制粒干燥，應能為解決蜂蜜的干燥作貢獻。

綜上所述，幾乎各種蜂產品都有很高的熱敏性，為保護蜂產品的質量，各種蜂產品的熱加工過程必須遵循的原則是：降低加工溫度；縮短受熱時間。

2 提高蜂產品質量和降低成本的實踐

2.1 蜂膠提取采用連續管式逆流提取

為了改進現有靜態酒精提取蜂膠的技術和設備，在福賜德蜂業技術開發公司的支持下，采用φ150×6 000的連續管式逆流提取試驗機進行了蜂膠提取試驗。溶劑為酒精，實踐證明24 h提取停留時間完全能滿足蜂膠的提取要求，實際停留時間還有可能縮短。提取操作是在酒精連續加注、廢渣連續排出和設備密閉條件下進行。因為提取在連續加熱保溫的條件下進行，出現了與靜態常溫和提取停留十余天不同的結果。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，導致提取液酒精溫度稍降低即會析出蜂蠟來。

眾所周知蜂蠟也是很有用的一種蜂產品，過去長周期常溫敞開靜態提取，蜂蠟仍然保留在提取蜂膠后的殘渣中，最后將殘渣作廢品出售。在改用連續管式逆流提取后，使提取時間極大地縮短，并能提高蜂膠的收得率。連續管式逆流提取的進出料全部實現定量和機械化，提取在設定的恒溫密閉條件下進行，這對易燃易爆酒精提取生產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品，有利于降低生產成本。

2.2 蜂花粉的干燥

利用可進行動態低溫藥品真空干燥機進行≤50℃真空干燥，證明藥品真空干燥機在真空密閉動態條件下進行低溫干燥，無手工操作性污染，蜂花粉低溫干燥的質量，遠好于常規料盤式真空干燥箱干燥的產品。

2.3 改進后蜂蜜加工煉制的流程設備設計

觀察現在蜂蜜加工煉制中的加熱和蒸發濃縮設備結構，很不符合加工具有很強黏稠特性的蜂蜜。如只有加熱的目的而無加熱過程的時間控制，使加熱的時間很長。特別是蒸發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，蜂蜜的長時間受熱，必然會使蜂蜜的質量受損。顯然很有必要改變蜂蜜熱加工的設備結構，不但要能使蜂蜜加熱時間嚴格控制，并使受熱后的蜂蜜能極快地予以冷卻。因此流程設備中淘汰了易在加熱壁面上會形成蜂蜜過熱的夾套加熱蒸發釜，熱源由>100℃工廠水蒸氣改用<100℃低溫飽和水蒸氣，改用細小直徑的薄壁管構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到加熱要求。

改進后的蜂蜜加工煉制設備流程如圖1所示。蜂蜜加工煉制設備流程說明：

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

蜂蜜閃蒸蒸發后噴在壓輥式真空薄膜蒸發濃縮機的壁面上，因蒸發濃縮機的加熱夾套已改為低溫蒸汽發生器用，產生30 ～ 100℃低溫飽和水蒸氣作蒸發熱源。如熱源溫度設定為≤50℃，則只要真空系統能保持較好狀態，濃縮的蜂蜜溫度就較易控制在≤35℃，就能切實保護蜂蜜質量不受損害。

圖1 改進后的蜂蜜加工煉制設備流程

因在真空薄膜蒸發濃縮機底部設一個外覆聚四氟乙烯樹脂的壓輥，壓輥在內筒體驅動下被動旋轉，將內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濃縮創造條件。蜂蜜屬藥品食品，有嚴格的GMP規范要求，不能用常規刮板式真空薄膜蒸發濃縮機濃縮處理。因高速旋轉刮板與濃縮機加熱面之間肯定會因劇烈旋轉磨擦而產生磨損異物，嚴重影響蜂蜜的質量。鑒于此原因，我們為黏稠的蜂蜜開發不具有磨擦而只有相對滾壓的輥壓式真空薄膜蒸發濃縮機，以確保濃縮蜂蜜的質量。

2.4 蜂王漿的真空制粒干燥

蜂王漿是蜂產品中附加值和熱敏性都很高的一種蜂產品。采用凍干干燥蜂王漿的出發點是很好的，將冷凍和干燥聯系在一起，似乎干燥的溫度自然而然會很低。殊不知單靠冷凍是達不到干燥目的的，凍干干燥最后還是要依靠不有損于產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熱，熱量要從加熱板通過料盤再傳遞到物料（冰晶），接觸料盤底部物料中的冰晶受熱升華氣化后，會形成干燥的物料層，再后的熱量就要從脫水干燥后的料層再逐步向上傳遞。隨著干燥的進行，脫水干燥的料層會不斷增厚。再由于脫水干燥的料層一般呈較強的絕熱性，而且料盤上的干燥物料層厚度不是以毫米而是以厘米計，所以嚴重影響了熱的傳導，致使凍干干燥的升華脫水時間很長。由于上述原因，接近料盤底部的干燥物料受熱的時間不僅長，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℃，則接近料盤的物料受熱溫度接近或等于熱源的最高溫度，受熱的時間相當于從加熱開始到加熱結束很長的總時間。

于是就產生這樣的一個問題，如果我們創造一臺具有很大加熱面積的旋轉動態真空干燥機，并能向真空干燥機提供和凍干干燥一樣溫度的熱源，我們為何還要去繞一個 — 40℃的速凍過程，然后再去加熱升華脫水。為何不直接將被干燥物料直接進行動態真空低溫加熱干燥。將旋轉動態干燥機中的物料熱傳導與靜態凍干干燥機中的物料熱傳導相比較，自然動態干燥的熱傳導遠遠好于靜態干燥。其結果是干燥物料受熱均勻，受熱的時間短，也就是說干燥機的干燥效率和干燥速度遠遠高于凍干干燥。由于不再需要速凍部分的設備，直接低溫真空干燥的設備投資就大幅度地節省，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間比凍干干燥少得多，并且不再需要手工操作的料盤介入，于是直接低溫真空干燥的產品質量很有可能高于凍干干燥的產品。

了解了直接真空低溫干燥的技術特征，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是利用旋轉真空動態干燥機的旋轉功能，和內設的噴嘴霧化功能，在干燥機內預置與產品同質的干燥粉體，利用干燥機的旋轉功能使干燥粉體處于機械流化狀態，并使粉體在真空條件下進行低溫（30 ～ 50℃）熱源加熱，待粉體加熱到設定的干燥溫度時對干燥粉體進行噴霧制粒干燥。

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械流化狀態，所以干燥溫度很低，能確保熱敏產品的質量；熱源為間接低溫蒸汽加熱，無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；產生的蒸汽尾氣經過濾后排放，無尾汽夾帶產品粉塵的損失，也無產品黏附塔壁被烘烤破壞的損失，所以產品收得率特高。又因為料盤式凍干干燥少不了手工操作介入而帶來的操作性污染，而本干燥機全在密閉的機械化操作中完成，并且產品的受熱時間遠少于凍干干燥，所以產品的質量至少不會低于凍干干燥。

3 結論與展望

設想蜂蜜制粒干燥，有朝一日能將蜂蜜像牛奶一樣制成奶粉狀的干燥蜂蜜粉，一定會給蜂蜜的儲存、運輸和食用消費帶來巨大影響。

由于蜂蜜的黏性和熱敏性遠大于牛奶，高黏性會使蜂蜜霧滴嚴重沾黏在噴霧塔的塔壁上，帶來質量和經濟上的巨大損失。蜂蜜中的活性物質承受不了噴霧塔進、出熱風溫度的烘烤，會使活性物質破壞殆盡。再說噴霧干燥的熱效率很低，既不利于節能減排，又會加重生產的成本。

雖然蜂蜜的黏性遠高于蜂王漿，但有條件將蜂蜜以極短的時間予以極快加熱并利用高壓噴嘴非細霧化噴灑分散，就能與上述蜂王漿制粒干燥一樣進行真空制粒干燥。當然，制粒干燥前，蜂蜜已經過加工煉制，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中，因壓力的劇變，蜂蜜中的少量水分就閃蒸蒸發，蜂蜜的溫度立刻下降。有條件將蜂蜜加熱直到降溫的時間控制在1 min左右。相信按此設想，利用早就開發生產的低溫真空浸膏制粒干燥機就能生產出價廉物美高質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。但我們所處的時代發展條件遠遠好于開發牛奶噴霧干燥的時代，并且我們已掌握多種低溫干燥和低溫制粒干燥的技術和設備。將蜂蜜干燥作為一項為人民服務和為人民造福的堅定目標和任務，堅持不懈努力奮斗，蜂蜜干燥一定會成功。

參考資料

[1] 沈善明，朱豐金.追求理想連續逆流折流管式提取機[J].醫藥工程設計，2009，30(3):6-8.