冻干蔬菜的加工工艺及条件
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1概述
真空冷冻干燥技术是一项高新加工技术,被认为是生产高品质脱水食品的最好加工方法。其原理是在真空状态下，利用升华原理,使预先冻结的物料中的水分不经过冰的融化直接以冰态升华为水蒸汽被除去,从而使物料干燥，称为真空冷冻干燥,简称冻干。用此方法生产的食品称冻干食品。
?⑴冻干食品的优点主要有：①保持食品组织结构、营养成分和风味物质基本不变,特别是生理活性成分保留率最高,这是某些功能性食品采用冻干食品为基料的主要原因。②外观不干裂,不收缩，维持食品原有的外形和色泽;③产品无表面硬化,组织呈多孔海绵状，因此复水性能好,食用方便,浸泡即可复原,从而决定了它在即食方便食品中的地位；④重量轻，耐保藏,对环境温度没有特别的要求，在避光和抽真空充氮包装时,常温条件下可保持2年左右,其贮存、销售等经常性费用远远低于冷冻食品。
⑵冻干食品的缺点冻干食品的生产需要一整套高真空设备和低温制冷设备，因此,设备的投资费用较大。此外,为了防止物料中冰晶的融化，升华温度不宜太高。更主要的是，真空状态下多孔性物料的导热系数低,传热速率低,致使本来温度就不高的冰晶升华速率变得更低，所以，冷冻干燥的时间一般较长。在如此长的时间内，设备一方面要不停地制冷，另一方面要不停地供热,还要不停地抽真空,致使设备的操作费用较高。所有这些，导致了冻干食品的生产成本较高,大大地限制了冻干食品的发展。这也一直是科学工作者致力于研究的课题。??⑶国内外冻干食品发展概况真空冷冻干燥技术早期用于生物体的脱水，第二次世界大战后才用于食品工业。经过几十年的发展，技术日渐成熟,设备日趋完善。７0年代以来，随着人们对方便食品的要求日益增多,使冻干食品市场日趋扩大，冻干食品在发达工业国家已相当流行，成为国际贸易的大宗食品。以日本为例，97年日本国内冻干食品的产量为7000ｔ，同年日本还向美国、台湾进口此类食品５000多ｔ，目前欧州有冻干食品生产企业近10０家，美国有8０多家，日本有4０多家,年产量达几万t,品种近１0０种，包括蔬菜、水果、速溶固体饮料、肉类、水产品等。主要用途是方便食品配菜、婴儿食品、方便主食品,特种场合需要等，中国则以汤料配伍为主。?
我国在50年代引进真空冷冻干燥技术,引用于医药及生物制品。60年代末到７0年代中期，广东、北京、上海、大连等地相继建起了冻干食品生产基地。但后来由于形势的原因以及当时的冻干产品成本高缺乏市场而相继停产或拆除。到了８０年代后期，一些外商看中了中国丰富的原料市场，开始在大陆投资设厂。到了90年代,随着商品经济的发展和人民生活水平的提高,市场冻干食品的需求越来越大，特别是外商为打开中国市场,纷纷提供设备贷款以及包销部分产品，促使一些食品企业大胆引进国外设备建厂，而国内一些厂家亦争先恐后推出国产冻干设备,一时间,冻干食品行业呈现一派兴旺和蓬勃发展的景象。但真正有经济效益的企业并不多,相当企业由于未经充分论证后即仓促建线生产，在原料供应、销售市场、工艺技术等均不占优势的情况下,只好暂时停产以观市场,昂贵的进口设备闲置或部分闲置,实在令人惋惜。更有个别企业花巨资购买（国产）或引进的是低劣冻干设备，产量低、品质差,根本不能进行商业化生产。??目前,江苏、浙江、湖南、湖北、河南、陕西、新疆、福建等地又相继建成了一批冻干食品生产基地。截止97年12月止，中国大陆地区共有300台（套)食品用冻干机在运转,年产成品约几千t,主要品种有蘑菇、香菇、豌豆、芦笋、小香葱、胡萝卜、生姜、虾仁、牛肉丁、猪肉丁、苹果、梨、香蕉、方便汤料、方便粥等。产品除一小部分供高档方便食品配伍外,大部分销往国际市场。??⑷我国冻干食品的发展前景我国的农副产品资源极其丰富,品种多、质量好、价格低,急需深加工增值。此外,我国的中草药、珍贵动、植物品种繁多，可生产出具有特色的冻干名贵产品。另一方面,我国劳动力密集,加
工冻干食品的成本比其他国家低得多。这种低成本,对外商产生了巨大的吸引力，近年来,外商转向中国求购大量冻干食品,这就为我国发展冻干食品提供了机遇。加入WTＯ后,象这种高科技含量的行业市场前景越来越好。?
生产成本高是冻干食品的最大缺点，但是随着冻干技术的提高,冻干设备的日益完善,尤其是冻干设备的国产化,冻干食品的生产成本必将而且已经进一步降低。另外,与罐藏食品、冷冻食品相比，冻干食品的运输、贮存等经常性费用较低，而冻干食品的高质量所附加的高价值,可以弥补其成本高的缺点，尤其是对于价格高的食品物料,冻干成本在其产品销售价格中所占的比例并不大。?
由于冻干食品避免了传统脱水技术方法带来的变色、变味、营养成分损失大、复水性差等缺陷，具有保持原食品形、色、香、味、营养不变、复水性好、重量轻、可常温贮藏等优点。因此,冻干食品在国际市场的价格是热风干燥食品4~６倍，是速冻食品7~8倍。它在登山、航海、探险、军队野战等特殊场合中具有不可替代的地位，也是宇航员在太空中的主要食品。??冻干食品在一些发达工业国家已经达到相当高的普及水平,美国、日本冻干食品的比重已达到40%以上。椐有关部门统计，目前，美国每年消费冻干食品５00万t,日本1６０万t,法国1５０万t,其他国家也很可观。日本每年约需花10００亿日圆进口冻干食品,香港、新加坡和南韩每年进口冻干食品达50０亿日元。日本、美国及欧洲等每年约需冻干大蒜粉6０00t，可见冻干食品的国际市场之大。?
随着我国经济的可持续发展和人民生活水平的不断提高，人们对食品质量的要求越来越高,特别是对高质量的婴幼儿食品和保健食品的需求量急剧增加。另外，我国旅游、探险、航海事业必将有大的发展,同时高档餐饮业的迅速崛起、人们生活节奏的加快,都对方便即食食品的需求量越来越大。因此,发展冻干食品具有广阔的国际、国内市场。
.冻干食品的生产设备??
3.１主要设备??冻干食品生产最主要的设备为食品用真空冷冻干燥机组，该机组的性能,能耗和操作自动化程度的高低决定了冻干食品生产企业的技术水平的高低,食品用冻干机分间歇式和连续式。连续式机组在国内企业尚属少见。间歇式冻干机由干燥箱体、加热系统、真空系统、制冷系统、控制系统等５部分组成。
?⑴干燥箱体有圆筒形及方形两种主要的形式，各有优点，圆筒形制造容易,但无法利用的空间多；方形则相反，空间利用率高，但制造较困难。
⑵加热系统大多数采用辐射传热，辐射板由阳极电镀铝制成，导热介质有导热油,饱和水、二次蒸汽,有机溶剂如丙二醇、甘油等,热源均系用高压水蒸汽。
?⑶真空系统采用机械真空泵，有罗茨泵＋油封泵及罗茨泵+罗茨泵＋大气喷射＋水环泵两种，两者主要区别是前者不能抽水蒸汽,因此对冷阱效率要求较高,优点是能耗小，后者则正好相反,能抽吸少量水蒸汽,缺点是能耗较大。
⑷制冷系统由制冷机组与冷却排管构成，作水蒸汽捕集器（亦称冷阱)依其与辐射板组件的相对位置,有如下几种形式：①底置式：放置在辐射板组件的底部;②侧置式：放置在辐射板组件的两侧；③后置式:放置在辐射板组件的后面；④另置式:放置在辐射板组件不在同一容器内,另外一个容器放置，两容器之间有一个短而粗的管件连接。
?⑸控制系统有手动控制及自动控制两大类,自动控制又分仪表自动控制与PＬC可编程序控制两类。以PLC可编程序控制最先进，现在已有专用的冻干程序控制仪问世,是在PLC基础上按冻干要求而设计的,能自动完成冻干过程中复杂的控制操作，并且有贮存数据的功能。
国外著名的冻干设备生产厂家有丹麦阿特拉斯工业公司（AＴLＡＳ）、日本真空技术株式会社(ＵLV AC）、美国奥特公司（Vｉrtis）、英国爱德华公司(Edwａｒds）、日本共和真空技术株式会社(KYＯW AＣ)等设备制造商;台湾也有多家冻干设备生产厂，但良秀不齐，有些是低劣产品。
国内有名的冻干设备生产厂家有中国科学院兰州物理研究所研制的ZＤG型、清华大学核能技术设计研究所研制的DH—FＤ型、深圳万宝真空保鲜设备公司生产的DＦ型、广州长城制冷工业设备厂生产的ＳＺDG型、中国航天工业总公司沈阳新阳速冻设备制造公司生产的ＬＧ型等食品冻干设备。
???３.2简易冻干食品生产线的配置
⑴前处理设备有:
①多用切片机１台，生产能力200～５0０kg/ｈ，国产的即可,如有条件，可购买台湾、日本、美国产的切片机,以美国厄舍公司的最为先进。??②冷却槽杀青后的冷却槽可用清洗槽代替,简易生产线通常因自来水冷却沥水可选用振荡沥水机，如有条件,最好选用离心机。??③速冻库速冻库的配置与冻干机的处理能力相适应，以日班生产配料,满足2~3班冻干为宜。冷源最好单独或半单独设置（低压循环部分独立)以防止在速冻库热负荷较大时，影响到正在冻干过程中的冷阱温度。
⑵冻干车间冻干车间是冻干食品生产的关键工序，它的设置同时要考虑到产品质量受影响的程度，一般速冻库与冻干箱门之间的距离越短越好,并且此通道最好专用,仅作为物流通道，而不兼作人流通道，冻干箱门端与冻干机其它部分及设备最好隔开,以减少环境对半成品的污染。??⑶卸料与包装间卸料与包装间应密闭，地面至少要用水磨石加打蜡，墙体要用白瓷砖贴至1.5m高，以上部分要刷白色防水涂料,此车间须装设空调除湿设备,空调制冷可与冷库系统合用,除湿设备宜选用转轮式除湿机，以利降低除湿成本,车间最好无窗户，门尽可能密闭,最好采用无尘净化室专用的密封门,并要有换气、消毒、灭菌等设施。??包装时一般要有不锈钢工作台，抽真空充氮封口机,抽真空设备宜选用水环式真空泵,抽速约20L/s，充氮气源为工业用氮气,经减压过滤充入即可。
?3．３现代化流水生产线配置
?`现代化流水生产线与简易生产线相比,仅在前处理增加了清洗、去皮、杀毒、冷却、输送等自动化机械设备，以减少前处理中手工作业量,因清洗、去皮等操作中没有标准化通用设备,在此不作详述，其它与简易生产线相同。
冻干果蔬的生产工艺??工艺流程?
原料选择→整理→预冻结→升华干燥→后处理→包装、贮藏。
操作要点
⑴预处理一般预处理是指升华干燥前的所有处理,所以干燥前冻结也属于预处理。原料
预处理和常规的果蔬干燥及果蔬速冻制品相同,如需进行挑选、清洗、去皮、切分、烫漂、冷却等处理，具体操作参见本书有关内容,在此不作详述。在进行果汁或蔬菜汁冻干时，则先用较低廉的加工方法预先将其浓缩，后在预冻结时将产品变成粒状。
预冻结是把经前处理后的原料进行冷冻处理（有关冷冻工艺及设备参见本书“９.果蔬速冻”),它是冻干的重要工序。由于果蔬在冷冻过程中会发生一系列复杂的生物化学及物理化学变化,因此预冻的好坏将直接影响到冻干果蔬质量。冷冻过程中重点考虑的是被冻结物料的冻结速率对其质量和干燥时间的影响。速冻与慢冻有以下差别：速冻产生的冰晶较小,慢冻产生的冰晶较大；大的冰晶有利于升华，小的冰晶不利于升华;小的冰晶对细胞的影响较小，冰晶越小，干燥后越能反映出产品原来的组织结构和性能。但冻结速率高,所需的能耗也高。应综合考虑,选择一个最优的冻结速率,在保证冻干食品质量的同时，使所需的冷冻能耗最低。
⑵升华干燥是冻干食品生产过程中的核心工艺。要控制好工艺条件：??①装载量干燥时,冻干机的湿重装载量即单位面积干燥板上被干燥的质量,是决定干燥时间的重要因素。被干燥食品的厚度也是影响干燥时间的因素。?
冷冻干燥时，物料的干燥是由外层向内层推进，因此,被干燥物料较厚时，需要较长的干燥时间。在实际干燥时,被干燥物料均被切成15~３0mm的均一厚度。单位面积干燥板所应装载的物料量，应根据加热方式及干燥食品的各类而定。在采用工业化大规模装置进行干燥时,若干燥周期为6～8h,则干燥板物料装载量为5~１5kg／ｍ２。??②干燥温度冷冻干燥时，为能缩短干燥时间,必须有效地供给冰晶升华所需要的热量，因此设计出各种实用的加热方式。干燥温度必须是控制在以不引起被干燥物料中冰晶融解、已干燥部分不会因过热而引起热变性的范围内。因此，在单一加热方式中,干燥板的温度在升华旺盛的干燥初期应控制在７0～80℃，干燥中期在60℃,干燥后期在40~50℃。?
③干燥终点的判断干燥终点可用下列指征来判定：物料温度与加热板温度基本趋于一致并保持一段时间；泵组（或冷阱)真空计与干燥室真空计趋于一致,并保持一段时间;干燥室真空计冷阱温度基本上回复到设备空载时的指标并保持一段时间;对有大蝶阀的冻干机，可关闭大蝶阀，真空机基本不下降或下降很少。以上4个判定依据，即可单独使用，亦可组合或联合使用。??⑶后处理后处理包括卸料,半成品选别,包装等工序。??冻干结速后，往干燥室内注入氮气或干燥空气破除真空,然后立即移出物料在一个相对湿度5０%以下,温度２2~25℃,尘埃少的密闭环境中卸料,并在相同的环境中进行半成品的选别及包装。因为冻干后的物料具有庞大的表面积，吸湿性非常强，因此需要在一个较为干燥的环境下，完成这些工序的操作。
⑷包装与贮存食品冻干后具有庞大的表面积，食品中的一些成分直接裸露到空气中,易接触到空气中的氧及吸附水分,从而导致冻干食品的逐渐变质。其次,大多数冻干食品均具有天然色泽,这些天然色素易在光照下降解。在氧化作用及色素降解过程中，温度也是一个影响此类化学反应的重要因素。因此,冻干食品的包装主要考虑如何防止或减轻上述4个因素的影响。
?冻干食品所具有的多孔海绵状结构,既有其有利的一面，也有其不利的一面：一是产品一旦暴露于空气中容易吸湿和氧化降质，所以，冻干食品应抽真空包装,最好充氮包装;二是冻干食品所占体积相对较大，不利于包装、运输、销售，因此冻干食品常被压缩后包装。此外,多孔疏松状结构使得冻干食品在运输、销售途中极易破碎,因此，对于那些不便压缩包装的冻干食品,应具有一定保护作用的包装材料或包装形式。?
冻干食品常用的包装材料为PE袋及复合铝铂袋，PＥ袋常用作大包装用,复合铝铂袋常用作小包装用,外包装通常都选用牛皮瓦楞纸板箱，其大小符合集装箱运输之需要,用PE袋作内包装时，为强化其隔绝氧、水、汽的作用,常用双层，必要时,还可采用铁罐包装，但价格较高，应用不很普遍。不论采用何种包装材料,均需采用抽真空充氮,并添加除氧剂及干燥剂。
冻干食品应贮存在阴凉、干燥处，如有条件,最好放置在低温低湿的环境中,保质期通常为1~２年，采用铁罐包装时可适当延长。
5冻干食品的质量标准
?冻干食品的质量要求较为严格，质量检验时,抽样率占每批总数的1０%（客户有特需要求除外）每件随机抽取小样，混匀后作待检样品,由于冻干食品目前尚无国家标准，亦无可参照的国际标准,下述检验项目均为行业推荐指标,大致如下:?
⑴感官指标??色泽:应有该品种原料的色泽。
香味:应有该品种的香味（或熟制后的香味）。
?粒度:指规格,依客户要求而定,其中粉末≤2%。?
⑵水分≤5%?
⑶夹杂物不得检出(指非原料或其裂解物)。
?⑷微生物细菌总数≤500个／ｇ；大肠菌群≤1０个/1００g；致病菌:不得检出,或依客户要求另定。
?⑸重金属砷（以As计)≤１.0mg/kｇ；铅(以Pb计)≤2.0mg／ｋg;铜(以Cu计）≤60mｇ／kg。
⑹装量不低于标示量。?
⑺包装材料依客户要求而定。
6.冻干食品生产质量控制?
冻干食品作为高档食品,绝大部分均出口往发达国家或地区，由于这些国家或地区都普遍实行了食品“GMP”标准,因此，外商对其质量要求极为严格，不仅对产品质量有严格的要求,而且要对厂家进行实地考察，往往要求至少关键工序要达到标准。?
GMP的指导思想：产品质量是在生产过程中制造出来的，而不是在检验中检测出来的,因此,在实施过程中它要求要以合格、称职的技术人员,对员工进行反复不断的培训，使他们始终明白GＭP对他的工作岗位的具体要求，此外,它对工厂的硬件也有具体的要求,笔者结合自己的工作经验,把冻干食品生产质量控制措施归纳如下:??⑴厂房??①冻干食品生产企业必须有整洁的生产环境,生产区周围应无污染源，空气场地、水质应符合食品卫生要求,生产区内及周围应无露土地面,并增加绿化面积。
②厂区应接行政、生活、生产、辅助系统划分布局。行政、生活与生产区应相距一定距
离、生产厂房按产品工艺特点要求会理布局,间距适当,无交叉污染，在同一厂房及领近厂房进行的各项操作,不得相互妨碍。
?③厂房内必须足够的空间和场所，能整齐,合理地安置设备和物料，按照工艺要求,工序衔接合理,人流,物流分开,防止不同品种相互混淆，交叉污染和遗漏生产,检验步骤。
④厂房内应具备适当的照明，取暖及通风设备，必要时需要空调设备，使室内保持适当的温度和湿度。照明、采暖设备及各种管通与生产车间的空间隔离。??⑤厂房应能防止动物和昆虫进去，其内部表面应光滑少缝隙,不得脱荡或吸附颗粒性粉尘。?
⑥厂房必须按生产工艺和质量要求，划分等级,一般生产区（指无菌落数要求的生产车间、房间等),控制区（指对菌落数有一定要求的生产车间及辅助房间），并应采取相应的保证措施。??⑦控制区车间内墙、平顶和地坪要材质坚硬，平整光滑少缝隙,无颗粒性物质脱落,易清洗，易消毒，有外窗的房间,其窗应密封,门要求光滑，造型简单,关闭严密,开启方向应朝向卫生程度高的房间。进入控制区内的空气须经初效、中效过滤，最好还须经高效过滤,室内温度、湿度应符合工艺要求，一般应保持１～2Pa的正压，并在合适的地方装设紫外灯。
?⑧操作人员应须经更衣后,经缓冲室方能进入生产控制区,生产控制区的服装至少须采用无扣白大褂，最好选用无尘工作服。??⑨进入生产控制区的物料和工具，应通过缓冲室清洁,消毒后才能进入。??⑵设备??①生产设备须与所生产食品相适应，并按工艺流程合理布局，便于操作,拆卸清洗、消毒及灭菌。??②设备及管道的材质应与物料不起化学反应,凡食品直接接触的设备表面均需光洁、平整、易清洗、耐腐蚀、不吸附，不污染所加工的物料。??③设备的转动及管道系统要密封良好，防止润滑油、冷却剂等对食品的污染。
?④所有设备均要造册登记，主要设备(仪器)应建立档案资料，其主要内容有：原始技术资料（包括设备使用维修说明书原件)、设备装配总图、施工图、零件、易损件、备件清单，检修、维护保养和事故记录等。??⑤用于生产和检验的仪器、衡器、量具等应经计量检定,并作定期检查,凡精度不能保证产品质量的仪表、仪器、衡器、量具不得用于生产和检验。
⑥设备使用、检修人员应了解设备的原理、结构、材质、性能与用途、切实做到会使用、维修、保养，会排除故障。
?⑶生产过程中产品质量的关键控制点（以小香葱生产为例)
?①原料的新鲜程度要有专人检查，并作相应的记录，如有异常情况应及时处理。?
②分检工序是控制夹杂物的关键工序，应严格把关，任何夹杂物均不得流入下一道工序，同时须将不合格的原料剔除。
③清洗工序的重点是洗去泥沙，但不能泡水太久，因为葱的吸水能力是较大的,吸水太多时要用离心机甩去过多的水分。??④切段时应注意葱段的尺寸应在允许的误差范围内。
?⑤铺盘工序最好在控制区内进行,以使微生物含量不至于超标,且铺盘时计量必须准确，表面须刮平整，否则易造成欠干。
?⑥预冻结要尽快降温冻结，当多个物料中心温度达-18℃以下后,维持0.５ｈ即可，以减少能耗,也不必将物料温度降得太底。?
⑦冻干工序应遵照冻干曲线进行，当冻干机出现异常情况时要尽可能保住产品不至于溶化，关键是想办法维持升华条件，切去热源。
?⑧卸料及半成品分检、包装工序,要方止微生物污染、吸潮、要特别注意操作人员着装，环境的湿度、温度及室内卫生。
冻干所需技术：真空冷冻干燥,技术特点:将食品先进行冻结,再在真空条件下，使食品中的冰晶升华脱走。脱水是在低温和缺氧状态实现的。?
建设规模:建设厂房12000平方米,库房8７00平方米，建设２条JＤG—（200×4)×６真空冻干脱水蔬菜生产线。?项目总投资:66６0万元