真空冷凍干燥技術(shù)原理簡介及發(fā)展

一、   真空冷凍干燥的定義與優(yōu)點：

定義與優(yōu)點：制品經(jīng)*凍結(jié)，并在一定的真空條件下使冰晶升華，從而達(dá)到低溫脫水的目的，此過程即稱為冷凍干燥（Freeze-drying），簡稱凍干。

凍干的固體物質(zhì)由于微小的冰晶體的升華而呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，并保持原先凍結(jié)時的體積，加水后極易溶解而復(fù)原，制品在升華過程中溫度保持在較低溫度狀態(tài)下（一般低于-250C），因而對于那些不耐熱的物質(zhì)，諸如酶、激素、核酸、血液和免疫制品等的干燥尤為適宜。干燥的結(jié)果能排出95~99%以上的水份，有利于制品的*保存。制品干燥過程是在真空條件下進(jìn)行的，故不易氧化。針對部分生化藥物的化學(xué)、物理、生物的不穩(wěn)定性，凍干已被實踐證明是一種非常有效的手段。隨著生化藥物與生物制劑的迅速發(fā)展，凍干技術(shù)將越來越顯示其重要性與*性。

食品凍干原理：水（H2O）在不同壓力和溫度下，可呈現(xiàn)固態(tài)（冰）、液態(tài)（水）和氣態(tài)（蒸氣）。由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)稱為“蒸發(fā)”，由固態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)稱為“升華”。要實現(xiàn)升華必須具備一定的條件，對于純水來說，這個條件大致是：壓力低于610Pa，溫度低于0℃。由于食品中存在的水不是純水，所以升華的條件略有差異。利用這個原理，人們只要預(yù)先將食品凍結(jié)好，再建立低氣壓條件，并提供適當(dāng)?shù)纳A潛熱，則食品中的冰即可升華而被脫除掉，這樣就可獲

①干燥在低溫下進(jìn)行，因此對熱敏性物質(zhì)特別適用，使其不致變性或失去活力。

②在低溫下干燥，物質(zhì)中揮發(fā)性成分損失少。

③微生物生長和酶作用無法進(jìn)行，能保持原來性質(zhì)狀態(tài)。

④在真空條件下干燥，氧氣極少，易氧化物質(zhì)得到了保護(hù)。

得凍干食品。

二、凍干食品的品質(zhì)：

凍干食品除易于*貯存和便于長途運輸外，還有許多*的優(yōu)點：保鮮保營養(yǎng)。由于在低溫和低氣壓（缺氧）條件下生產(chǎn)，能有效地防止物料中某些成份的分解或氧化，也能抑制微生物和酶的有害作用，從而保持了食品的新鮮度和營養(yǎng)成份。
形、色、味不變。在升華過程中，水以分子狀態(tài)由表及里逐步被脫除掉，不破壞組織結(jié)構(gòu)，不帶走天然色素和芳香物質(zhì)，因而形、色、味都幾乎和鮮品一樣。

復(fù)水性好。在升華過程中，食品中的冰晶位置形成了似海綿那樣的微孔，因而凍干食品浸入水中后，很快便能吸水復(fù)原，好似鮮品。

食用方便。由于已洗切好，而且復(fù)水極快，因而直接食用或烹調(diào)都極為方便。

可凍干的食品 ：幾乎所有含水的食品都可以進(jìn)行凍干，但對某些糖分含量或膠質(zhì)含量過高的食品以及共晶點溫度過低的食品，凍干都相對困難?？蓛龈傻母黝愂称?，舉例如下：

○ 蔬菜類：香蔥、胡蘿卜、大蒜、洋蔥、生姜、辣椒、山藥、菠菜、菜花、青豆、食用菌等。
○ 水果類：蘋果、桃、梨、杏、紅棗、草莓、香蕉、菠蘿、哈密瓜等。
○ 肉類：牛肉、羊肉、豬肉、雞肉、蛇肉、甲魚等。
○ 水產(chǎn)類：魚片、蝦仁、蟹肉、墨魚絲、銀魚等。
○ 方便食品類：方便面輔料、牛肉面輔料，肉丸、湯料、寵物飼料等。
○ 速溶飲料類：咖啡、牛奶、豆?jié){、果汁、蜂王漿等。
○ 調(diào)味品類：各種烹調(diào)用調(diào)味品。
○ 醫(yī)藥類：鹿茸、鹿血、蚯蚓、蝎子、土鱉、人參、黨參、當(dāng)歸、大黃、各種保健食品等。

三、食品真空凍干詳解

凍干食品是將新鮮食品快速冷凍后，送入真空容器中脫水而成，在真空條件下，水分由固態(tài)冰升成氣，從而使物料脫水干燥。用凍干工藝制成的食品，不僅色、香、味、形俱全，而且保存了食品中的維生素、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。食用前，稍微加工，幾分鐘內(nèi)就會復(fù)原為新鮮食品。

凍干食品不要冷藏設(shè)備，密封包裝后，可在常溫下*貯存、運輸和銷售，三五年內(nèi)不變質(zhì)。由于凍干食品有5％含水量，質(zhì)量好、重量輕，可大大降低其經(jīng)營費用。例如，蕃茄醬經(jīng)凍干工藝加工后，1000克新鮮蕃茄醬可加工出凍干蕃茄醬粉320克，一加水即復(fù)原為蕃茄醬。深受人們喜愛。如今，凍干蕃茄醬已成為蕃茄醬的換代產(chǎn)品。

在真空凍干食品的生產(chǎn)中，一般有選料、清洗、切分、漂燙、殺菌等工序。它要清除附著在根莖葉的蟲和卵以及泥沙，用磁場除去金屬雜物，用靜電除去毛、鱗片等異物，避免加熱過度，無論蒸煮還是浸漬，都要按工藝要求去辦，只有把好前處理關(guān)，才有可能產(chǎn)出高品質(zhì)凍干食品。對前處理的物品進(jìn)行速凍，凍結(jié)得越快，物品中結(jié)晶越小，對物品結(jié)構(gòu)組織破壞就小。凍結(jié)時間短，蛋白質(zhì)在凝聚和濃縮作用下，不會發(fā)生質(zhì)變。

速凍后的食品須迅速進(jìn)行真空升華干燥，要求真空度很快達(dá)到升華壓力，并及時供給升華熱能來維護(hù)升華溫度不變，一般采用輻射加熱。

凍干食品呈多孔狀，組織表面比原來擴大100~150倍，因此與氧氣接觸的機會增加，從低溫低壓下恢復(fù)常壓時，應(yīng)在氮氣環(huán)境中進(jìn)行。粉碎、包裝應(yīng)在相對濕度30~40％、溫度25℃以下進(jìn)行。為保持干制食品含水5％以下，包裝內(nèi)應(yīng)放入干燥劑以及吸附微量水分。包裝材料應(yīng)選擇透氣性差、強度高、顏色深為好。

凍干技術(shù)可加工各種蔬菜、水果、魚肉、方便面、調(diào)味品以及咖啡、茶葉、中藥等。

凍干食品生產(chǎn)線包括前處理、速凍、升華干燥和包裝等環(huán)節(jié)。為了給速凍庫和升華干燥倉創(chuàng)造正常工作條件，必須配套制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)和物料運輸系統(tǒng)，還要配套蒸汽鍋爐和循環(huán)水。凍干生產(chǎn)線的zui關(guān)鍵設(shè)備是升華干燥倉，它是一個很大的臥式圓筒，筒內(nèi)裝有多層加熱器，料盤插進(jìn)多層加熱架之間。料車沿天軌從前處理間（裝料）、經(jīng)速凍庫（速凍）和干燥倉（升華干燥脫水）到包裝（卸料），再沿天軌回到前處理間。這樣循環(huán)運料，非常便捷、衛(wèi)生而安全。水汽冷阱裝置于加熱架兩側(cè)（或獨立于倉外），加熱架上的加熱板，經(jīng)過專門的表面處理，能以輻射方式向物料傳遞熱能（升華熱）水汽冷阱能快速捕獲由物料升華出來的水汽。將一個干燥倉的料由速凍庫運進(jìn)干燥只需5分鐘，從而保證凍料不融。

我國是農(nóng)業(yè)大國，有豐富的蔬菜、肉食及水產(chǎn)資源，將此類食品資源加工成凍干食品，采用國產(chǎn)的凍干加工設(shè)備，其價格僅為進(jìn)口設(shè)備的1／4。抓住西部大開發(fā)的機遇，開發(fā)凍干蔬菜、凍干牛肉干等大宗食品出口，是一項前景看好，利潤大，風(fēng)險小的出口創(chuàng)匯項目。*以來，我國的農(nóng)牧產(chǎn)品一直徘徊在出口原料或初級加工階段，給人一種技術(shù)含量低的總體感覺。通過開發(fā)凍干蔬菜和肉食等，將提高我國出口食品的檔次，獲得較高的附加值（每公斤凍干菜按品種為100元~300元）。我國各地都有一些當(dāng)?shù)氐拿麅?yōu)特產(chǎn)品，經(jīng)過用凍干工藝加工后，就成為高檔脫水的名優(yōu)特產(chǎn)品。