食品真空冷冻干燥研究
付西光,董英,马海乐
(江苏理工大学生物与环境工程学院,江苏镇江212013)
摘要:真空冻干技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,因其产品具有绿色、方便、保健功能,使该技术日受关注．文中阐述了冻干机理与工艺,通过真空冻干与热风干燥产品品质的比较,阐明冻干食品的专门性,并从设备、工艺及特性三个方面指出真空冷冻干燥存在的问题．
关键词:食品;真空;冷冻;干燥
随着世界经济的进展,国内外食品市场上发生了专门大的变化．其要紧特点是无污染的天然绿色食品、高质量的合成功能食品、花样品种繁多的快速方便食品走俏市场．食品除了具有营养,供给人体活动所需能量的功能外,又附加了两个功能,即保健和防病治病的免疫功能．人们在追求食品的色、香、味及口感外,还追求其易食性[1,2]．冻干技术能专门好地吻合“绿色食品”、“方便食品”和“保健食品”的三大进展趋势,因此,应积极进展冻干食品工业．
在一些发达国家,80%～90%的食品属于方便食品或合成功能食品,仅日本市场上销售的保健食品就有2000多种,欧美国家中可达5000余种[2,3]．中国是一个农业大国,专门多农产品的产量在世界上均名列前茅,农业在国民经济中的地位十分重要．然而落后的加工技术大大限制了中国农产品的产后加工技术,阻碍
了农产品的商品化的进程,严峻阻碍了中国农业的效益．能够确信,随着世界经济的不断进展,生活节奏的逐步加快,人们对各种合成食品、快速方便食品的需求量也在迅速增加,特不是对这些食品的质量和花色品种的要求也愈来愈高．显然,这为农产品的深加工、精加工提供了宽敞的市场,为提高农产品的效益制造了专门好的条件．
真空冷冻干燥技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,同时也是干燥方法中设备最复杂、能耗最大、干燥成本最高的一种方法[4-10],但由于其干燥产品的专门性:冻干食品具有复水性能佳、色泽保持好、营养成分损失少、产品重量轻、便于携带运输、易于长期保存,在品质上远优于其它干制食品的显著优点,使其成为干燥技术研究和进展的前沿[11-13]．
1 真空冷冻干燥原理及工艺过程
1．1 干燥原理
真空冷冻干燥是将含水物料冻结后,在真空环境下加热,使物料中水分直接升华除去,从而使物料脱水获得冻干制品的过程．真空冷冻干燥属于物理脱水,理解其过程应从水的三相平衡图开始．如图1所示,ＡＢ、ＡＣ和ＡＤ线分不称之为升华曲线、溶解曲线和汽化曲线;三线交点Ａ为固、液、气三相共存的状态,称为三相平衡点,其温度为0.0098℃,压力为610Ｐａ,箭头1、2、3分不表示冰升华成水蒸气、冰融化成水和水气化成水蒸气的过程．升华现象是物质从固态不经液态而直接变成气态的过程,由该图可知,当压力低于610Ｐａ时,不论温度如何变化,水的液态
都不能存在,这时假如对冰进行加热,冰只能越过液态直接升华成气态,真空冷冻干燥确实是基于此原理．
1．2 工艺流程
食品真空冷冻干燥工艺流程通常包括:预处理→预冻→干燥→后处理
(1)预处理其目的是保证优质原料以及利于冻干与贮藏．关于固态食品,应进行清洗、筛分、漂烫、切分．清洗与筛分是保证冻干原料为合格品;漂烫是钝化酶活性的最有效方法,同时漂烫也能除去部分水,以减少干燥负荷;切分利于包装、食用,同时切分尺寸及切口方位也会阻碍冻干速率．关于液态食品,应进行灭菌与浓缩,浓缩利用真空或冻结方法进行,浓缩程度合理与否,将直接阻碍冻干速率及生产效率．
(2)预冻冻结的速率与最终温度阻碍真空冻干食品的质量与冻干速率．目前研究认为[14-16],速冻有利于细胞结构的食品,可保持细胞壁的完整及幸免细胞内有机液外溢．但速冻不利于液态食品,速冻易造成玻璃状冻结体,使冻干极难进行．最终温度通常取其共晶点以下5～10℃,过高或过低将严峻阻碍食品质量与能耗．
(3)干燥真空冻干的干燥时期通常分为两段,即升华干燥段与解吸干燥段．升华干燥除去所有的冰晶体(物料中的自由水),约占总含水分的80%～90%,它是冻干过程的主体,这一过程以冰晶不融化为前提．解吸干燥除去物料固形物的物理、化学吸附水,这部分水分约占10%左右,这一过程以物料只是热变质为前提,为
了获得理想的最终水分,此过程中冻干室的压强应更低一些,以保证脱除与固体结合较强的吸附水[17-19]．至此,物料中的水分已达到要求,完成物料的冻干．
(4)后处理该工艺是将已冻干的物料,进行后期加工处理的过程．冻干食品是多孔疏松状,表面积大,易吸湿与破裂,因此常用真空包装或充入惰性气体进行包装[20]
2 冻干食品的品质特点冻
干食品与传统的晒干、烘干及真空干燥相比,具有如下特点．
(1)冻干食品最好地保存原料的色、香、味和营养成分．食品冻干是在低温、真空条件下进行的,酶和细菌不滋生、食品不变质、不氧化、营养素损失少．据报道,冻干对肉、蛋、豆类、青菜类、甜玉米等食品中蛋白质无损害,ＶＣ、β胡萝卜素和其它水溶性维生素仅损失5%,脂溶性维生素ＶＡ、ＶＤ等完全不损失．表1列出了未加任何爱护剂时,新奇草菇、冻干草菇及真空包装室温贮藏3年的冻干草菇的氨基酸含量分析[21],表中值以100%新奇物
料为基准,能够看出,有9种氨基酸在冻干过程中保存了94%,在贮藏过程中约保存了68%．表2列出了传统烘干或晒干与冻干的活性枸杞成分分析,显然活性枸杞营养成分高于传统枸杞．由此可见,冻干法保存食品的营养素是最高的．
(2)冻干食品专门好地保持了原物料的体积形态与色泽．
冻干是在冻结状态下进行的,冻干过程中的物理形态、化学和生物性质差不多不变,干燥后物料呈海绵状,无干缩现象,因此
冻干后能保持原物料的体积和形状,食用时能专门快地吸水还原成冻干前的新奇状态,复水率可达90%以上．表3列出冻干与热风干燥的蔬菜复水时刻和复水后还原情况的比较,表4列出传统枸杞与活性枸杞感观上的一些差异．
此可见,冻干的复水时刻短,还原成原状,色泽好,口感风味也好,无任何干缩现象．
(3)冻干食品脱水完全,保存期长,可常温下贮藏,运输方便．冻干食品的残余水分仅为2%～5%,且其残余水分均匀．水是细菌生殖生长的必要条件,细菌因无水而不能生长,同时采纳真空或充入惰性气体包装,从而使脂肪不易氧化变质,延长保存期．冻干食品可在常温下贮藏、运输与销售,无需建立冷藏链．因冻干设备价格较高,干燥时刻较长,加之能耗大、技术复杂、涉及知识面广,目前还未广泛推广．但由于其干燥产品的专门性,近几年,该种干燥技术在我国食品加工业上开始应用．3国内外现状及进展趋势
真空冻干技术起源于19世纪初,但由于制冷技术与真空技术等限制,直至20世纪初才开始用于干燥生物制品,第二次世界大战中,由于急需人体血浆,真空冻干得以快速进展．战争结束后,在一些发达国家中先后将此技术用于食品加工上,一时刻各类冻干食品厂蜂涌而起,当时有人预言,冻干食品将专门快取代其它干制食品．可由于复杂的设备、巨大的能耗和专门低的生产率,
使高价格的冻干产品难以销售．60年代中期,某些真空冻干食品厂出现倒闭和转产．从此,人们开始在冻干理论上、设备上、工艺上及如何选择原材料上进行深入研究．
据有关部门统计[22],目前,美国每年消费冻干食品500万吨,日本160万吨,法国150万吨,其它国家数量也专门可观．日本每年需花1000亿日元进口冻干食品,日本、美国及欧洲等地每年约需冻干大蒜粉6000吨,可见冻干食品的国际市场专门大．我国的冻干食品起步较晚,近年来一些科研院所对某些产品进行了冻干工艺的研究,东北大学徐成海教授对人参的冻干工艺进行了深入系统的研究,建立了传热传质理论模型,用此模型预测的冻干时刻与实测结果较好吻合;华中理工大学姚爱如、郭亮等分不利用自制的冻干机分析了冻干参数对冻干速率的阻碍;中国农业大学牛江研究了草菇的冻干工艺;吉林大学对冻干鹿茸进行了化学成分的分析研究．真空冷冻干燥技术被国内外认为是生产高品质脱水食品的最好的加工方法．因此,冻干食品在国际市场的价格是热风干燥食品的4～6倍,且其产量以每年30%的速度递增,正成为国际贸易的大宗食品．
冻干技术可加工任何食品、药品,大致分类如下:
蔬菜类:如蘑菇、芦笋、芹菜、辣椒、白葱、蒜片、姜、胡萝卜、菜花、荷兰豆、卷心菜等．
水果类:荔枝、龙眼、香蕉、桔子、草莓、水蜜桃、樱桃、苹果、梨等．
鱼肉类:虾仁、蛇肉、甲鱼、牛肉、猪肉、火腿等．
方便面食品:碗仔面、盒装便餐、婴儿食品、旅游食品、老
年食品、军用食品、宇航食品等．
调味品类:汤料、果酱、调理料、香料等．
其他类:茶叶、速溶咖啡、中药材、动物胶原蛋白、人参、酶素、血清、菌种、生物制品等[21,23-26]．
4食品真空冻干存在的问题
真空冻干的食品若作为一般消费食品仍然存在成本高的问题,尤其在我国食品市场上专门难见到真空冻干食品．目前我国真空冻干食品要紧依旧作为专门用途的食品,如守岛部队、登山探险、旅游、礼品和保健品等,因其价格昂贵,一般消费者无法承受．若使冻干食品为人们广泛同意,必须从两个方面考虑:一是从消费者方面考虑,人们必须具有较高的生活水平才肯花钞票买方便与享受;另一方面是冻干食品厂,必须使其技术不断完善,生产成本不断降低,使冻干食品在市场上具有竞争力．技术的完善应从两个途径入手:一是改善冻干设备及工艺,使其节能降耗;二是选择合理的冻干原料,使其具有高附加值．目前我国真空冻干专门不完善,具体表现如下:
(1)冻干设备方面．冻干设备类型单一,性能落后,工作可靠性差,开发制造混乱．目前我国生产的真空冻干机绝大部分仍是仿制七、八十年代国外产品,其作业方式为间歇式,冻干室由冷热间隔的多层搁板组成．该种冻干机在生物领域及医药领域确实发挥专门大作用,但用来冻干性质差异专门大的食品物料专门不合理．国外食品冻干搁板面积均为几十平方米,有的逾千平方米,作业方式有连续式和间歇式．而国内生产的冻干机搁板面积差不多在十平方米以下,因此,许多单位不得不并用几台设备进行生
产,造成冻干食品成本增加．真空冻干涉及干燥、真空、食品、生物等技术,国外在冻干机生产上差不多形成专业化生产厂家,技术力量全面、雄厚,如Ａｔａｌａｓ、Ｅｄｗａｒｄｓ、Ｌｅｙｂｏｌｄ等．国内生产的冻干机泄漏比较突出,工艺水平低,达不到技术要求．
(2)冻干工艺方面．目前对冻干工艺的研究多集中在小型冻干实验机上冻干某些具体物料的样品,而多数研究又都集中在工艺参数对冻干速率阻碍上,将其作为多变量因素进行研究,而这些研究工作脱离了食品冻干工艺过程的特点,对冻干工艺参数及其之间的关系缺乏系统的分析．其研究结果无法为食品冻干厂制定食品冻干工艺,更不能为冻干机生产厂家在冻干设备工程设计过程作参考．
(3)冻干特性方面．在制定冻干工艺时应注意冻干原料的特点:一是具有细胞结构的食品,该类食品在冻干时应注意冻干速率及冻结温度,试验表明,冻结速率慢易使细胞壁破裂,汁液外溢,使冻干产品质量下降,绝大多数果蔬食品差不多上细胞结构食品;二是具有芳香气味的食品,如何保留其风味不被破坏,目前研究认为,慢冻有利于风味物质的保留;三是无细胞结构也无芳香风味的食品,应以其中活性生物存活率为指标,特不注意解吸干燥段的温度[25]．
5结论
冻干食品虽尚未普及,但各研究工作者均从不同角度提高冻干工艺及设备的研究水平,随着我国经济步伐的不断加快,相信目前仅作为保健和专门用途的冻干食品必将成为大宗食品．因此,
食品冻干仍存在许多有待研究的问题,如何解决产品价值与加工成本的比例关系是该技术进展的关键,仍需今后多学科配合进行系统地解决．
参考文献
[1] 李正明.二十一世纪饮食主旋律———绿色食品[Ｊ].食品信息,1994,16(13):27-29．
[2]霞杰.应大力进展专门营养食品[Ｊ].食品信息,1994,15(14):15-17.
[3]李宏.世界食品的进展趋势[Ｊ].食品信息,1994,14(46):31-33.
[4] 徐日椿.我国冷冻干燥食品的进展和对策[Ｊ].食品研究与开发,1987(4):23-27.
[5]韩孝请.猕猴桃冷冻干燥工艺探讨[Ｊ].食品科学,1990(1):27-30.
[6] 咸漠,等.鹿茸的冷冻干燥方法[Ｊ].吉林大学自然科学学报,1991(4):73-74.
[7] 阚家忠,等.蜂王浆冷冻干燥工艺[Ｊ].食品研究与开发,1998(2):26-28.
[8] 张贯民.山楂冷冻干制保藏技术[Ｊ].天津农业科学,1993Ｂ(2):38-39.
[9]徐成海,等.人参真空冷冻干燥工艺的研究[Ｊ].真空,1994(1):6-11.
[10] 徐成海.草莓真空冷冻干燥的实验研究[Ｃ].见:第五届全国干燥技术交流会议论文集．1995.247-250.
[11]郑美玲.真空冷冻干燥食品介绍[Ｊ].食品工业科技,1993(2):38-39.
[12] ＭｉｌｆｏｒｄＳＢｒｏｗｎ.ＴｅｘｔｕｒｅｏｆＦｒｏｚｅｎＶｅｇｅｔａｂｌｅｓ:ＥｆｆｅｃｔｏｆＦｒｅｅｚｉｎｇＲａｔｅｏｎＧｒｅｅｎＢｅａｎｓ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ22
前言（引言）：真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下，使物料中的水分变成固态冰然后在较高真空环境下，通过给物料加热，将冰直接升华成水蒸气，再用真空系统中的水汽 凝结器将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品的技术。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行，物料中水分直接从固态升华为气态，因而可最大限度保持被干物料色、香、味、形状和营养 成分，而且干燥后的制品呈多孔海绵状结构，极易溶于水（甚至在冰水中），能够迅速复原，密封包装后保存期长。目前，真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和动植物标本制作等领域有着广泛应用。 在食品工业方面，尤其在高价值食品和高附加值食品加工中，真空冷冻干燥是干燥技术领域 科技含量高、涉及知识面广的一门技术，被认为是目前最优良、最为先进的干燥技术之一。 由于干燥过程是在低温、真空状态下进行，物料中的水分直接从固态升华为气态，因而可以 最大限度地保持被干物料的色、香、味、形状和营养成分，而且复水性能好。由于该技术具 有其他干燥方法所无法比拟的优点，目前，正逐渐应用于很多行业，尤其在食品工业方面。 而该技术下的冻干产品能够很好地吻合绿色食品”、保健食品”、方便食品”三大发展趋势， 因此,冻干食品工业逐渐被人们所关注和亲睐。 1.真空冷冻干燥设备 食品用冻干设备已经实现了大型化，一般都采用自动控制系统，同时为保证冻干产品的质量和节能，常采用冻干设备和其他干燥设备组合在一起的组合冻干设备，例如，喷雾冻干设备等等。1.1真空冷冻干燥机 主要由真空冷冻干燥箱、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。干 燥箱是一个真空密闭容器，是干燥过程中传热和传质的场所，他的性能好坏直接影响到冷冻 干燥设备的性能。如果带有蒸汽消毒灭菌功能，冻干箱还应是一个低压内压容器。干燥室的 形状主要有圆形和矩形两种。圆形干燥室操作容易、强度高、制作费用低，但其内部空间利 用率低。真空系统包括机械泵（旋片式真空泵）和增压泵（罗茨真空泵）。真空泵用来抽除系统内空气水蒸汽。当真空泵工作时，打开隔离阀，真空干燥室内的空气及水蒸汽经过水蒸 汽捕集冷凝器捕获后进入真空泵，由真空泵排气口排出系统外。为了防止经水蒸汽捕集冷凝 器捕获后抽除的气体中仍含有极少量的水蒸汽进入泵内，系统配气镇阀。在真空泵的排气口 装有油雾捕集器，以防止排出气体中烟雾污染室内环境。冷阱的作用是将干燥室中的水蒸汽冷凝吸附变成冰，以免进入真空泵，一方面可以减小真空泵的工作负担，另一方面能够保证 干燥室具有较低的真空度。 1.2真空冻结干燥设备系统组成 真空冷冻干燥系统主要由制冷系统、真空系统、加热系统、干燥系统和控制系统等组成，冷冻干燥室：冷冻干燥室有卧式圆柱形、箱形等类型。干燥室要求能制冷到-40 C或更低温度，又能加热到+ 50 C左右。干燥室设计有几层至十几层干燥搁扳，以放置几十至数百只干燥盘。干燥室装有管道和真空阀门与低温冷凝器相连，以排除室内的水蒸汽，同时还有管道与交换器、制冷机相连，以获得物料冰晶升华所需要的热量和低温环境。低温冷凝器：低温冷凝器是一个密封的容器，用管路与制冷机、真空泵、热交换器相连，以获取低温真空环境和冷凝器 内除霜的热量供给。冷凝器内的温度必须保持低于干燥室内物料的温度，一般冷凝器内的温度应保持在-40 C至-50 C左右，使大量的水蒸汽在冷凝器室中凝结低温冷凝器还设有除霜装置、排出阀、热空气吹入装置等，用来融化凝结的冰霜和排出内部水分，并将室内吹干。1.3真空系统由冷冻干燥室、低温冷凝器、真空阀门和管道、真空泵和真空仪表等构成冷冻干燥设备的真 空系统，系统要求密封性能好。真空泵采用旋片式或滑阀式油封机械泵泵的真空系统和采用罗茨泵中间增压-水环泵机组真空系统。 2. 真空冷冻干燥工艺 不同产品，由于其品种、成分、含水量、共晶点和崩解温度等的差异不同。同一种样品，使用不同的冻干机或同一冻干机不同的装机容量别的。 ，也可采多级蒸汽喷射 ，所需要的冻干工艺也
开题报告 建筑环境与设备工程 我国食品冷冻贮藏研究现状及进展 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1、选题依据 食品工业在国际上被喻为永不衰败的产业，与人口、环境、能源一起被列为当今国际经济和 社会发展四大战略研究课题之一。据1998年在巴黎举办的国际食品博览会资料显示，全球食品 年营业额高达2.18万亿美元，食品工业已成为世界制造业中的第一大产业。 近年来我国中央和地方政府都十分重视食品工业，制定了一系列支持食品工业发展的政策，增加了资金投入，扩大了农业生产，提高了人民消费水平，使食品工业初步形成门类比较齐全、技术不断进步、产品日益丰富、运销网络较为畅通的生产经营体系，成为国民经济中具有重大战略地位的第一大产业。 食品工业总产值与农业总产值之比是一个国家地区食品工业总产值与农业总产值之比是一个国家地区食品工业发展水平的重要标志。我国食品工业产值与农业产值的比值在0.3-0.4∶1之间，其中西部地区仅为0.18∶1，远低于发达国家2-3∶1的水平。 我国粮食、水果、豆类、肉类、蛋类、水产品等产量均居世界第一，但加工程度很低。发达国家农产品产后加工能力在70%以上，加工食品约占饮食消费的90%，而我国约为25%。此外，我国食品工业的综合利用率也比较低。而我国现有食品资源工业化程度也很低，目前我国城镇居民饮食消费中工业化食品只占1／3，而美国高达90%，西欧也达85%。西方国家由于工业化程度高，食品工业的增加值一般可达农产品原料价格的3倍，而我国只有1.6倍[2]。2002年，世界食品工业产值2.9万亿美元，美国为6000多亿美元，欧盟为4000亿美元，日本为3000亿美元，而中国仅有1300亿美元，只占世界的4.5%，人口却占世界的1/5，人均食品工业产值不到世界的1/4。可见，中国食品工业与农业产值之比、工业食品消费比重和人均食品工业产值，不仅远低于发达国家，而且部分指标还明显低于世界平均水平甚至发展中国家水平。这些都反映了中国食品工业与国际食品工业先进水平的差距相当大，整体发展水平比较落后。由此可见：中国在食品加工领域与世界发达国家的差距很大，但是同时也说明中国在该领域的发展空间很大。 2、选题意义 食品工业要发展，建设冷藏链一个必须要经历的过程。然而我国的冷藏链与发达国家相比处于相对落后的阶段。在整个冷藏链中，冷冻贮藏是一个重要的环节，研究冷冻贮藏技术，可以完善食品
第一节冷冻干燥技术原理 干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法有许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低干燥产品的残余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。 冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来。而物质本身剩留在冻结时的冰架子中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔。在升华时冻结产品内的冰或其它溶剂要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。 冷冻干燥有下列优点： ⑴冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。 ⑵在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品、药品和食品干燥。 ⑶在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。 ⑷由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。 ⑸干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。 ⑹由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。 ⑺干燥能排除95-99％以上的水分，使干燥后产品能长期保存而不致变质。
冷冻干燥工艺流程及其应用-
冷冻干燥工艺流程及其应用
目录 冷冻干燥工艺的原理及特点………………… 真空冷冻干燥机组成………………………… 冷冻干燥工艺……………………………………食品冷冻干燥技术的运用…………………… 冻干食品的特点…………………………………我国食品冻干技术面临的问题……………… 冷冻干燥工艺的应用前景…………………… 结论…………………………………………………参考文献……………………………………………
冷冻干燥工艺流程及其应用 1冷冻干燥工艺的原理及特点 1.1冷冻干燥工艺原理 冷冻干燥就是把含有大量水分的物质，预先进行降温冻结成固体。然后在真空的条件下使水蒸汽直接从固体中升华出来，而物质本身留在冻结的冰架子中，从而使得干燥制品不失原有的固体骨架结构，保持物料原有的形态,且制品复水性极好。然后在适当的温度和真空度下进行冰晶升华干燥，等升华结束后再进行解吸干燥，除去部分结合水，从而获得干燥的产品的技术。冷冻干燥过程可分为制品准备、预冻、一次干燥（升华干燥）、二次干燥（解吸干燥）、和密封保存五个步骤。利用冷冻干燥目的是为了贮存潮湿的物质，通常是含有微生物组织的水溶液，或不含微生物组织的水溶液。产品在冻结之后置于一个低水气压下,这时包含冰的升华,直接由固态在不发生熔化的情况下变成汽态。与其他干燥方式相比避免了化学、物理和酶的变化，从而确保了制品物性在保存时不易改变。实际需要的低水汽压是靠真空的状况下达到的。
图1：水的平衡相图 1.2冷冻干燥工艺存在的优缺点 1.2.1冷冻干燥工艺的优点 （1）冷冻干燥的过程中样品的结构不会被破坏,因为固体成分被在其位置上的坚冰支持着,在冰升华时会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的生物和化学结构及其活性的完整性; （2）蛋白多肽类药物在高温下容易变性,造成干燥后生物活性的降低;冷冻干燥的过程是在低温状态下进行的,工艺过程对组分的破坏程度小,热畸变极其微弱,对不耐热药物特别是蛋白质多肽类药品非常适合[1]; （3）冷冻干燥的药剂为液体,定量分装比粉剂或片剂精度高;用无菌水溶液调配且通过除菌过滤、灌装,杂质微粒小、无污染。制品为多孔结构,质地疏松,较脆,复水性能好,重复再溶解迅速完全,便于
食品冷冻保藏技术研究 摘要.冷冻食品的质量与冷冻过程密切相关,食品冷冻时,由于冰晶的大小与分布不同,造成食品组织结构的机械损伤和破坏,是冷冻食品质量下降的主要原因。各种不同的冻结方法使食品的冻结速度存在很大的差异,冻结速度的不同使食品中产生的冰晶的大小、存在位置等方面有很大区别。 关键词: 冷冻食品, 冷冻技术, 冷冻理论 1 食品冷冻理论现状 1.1 食品冷冻传递理论 从化工传递理论的角度看, 食品冷冻是食品物料内部固相和液相之间热量和质量传递的过程, 冷冻中食品所丧失的总焓取决于温度变化、比热和样品质量。建立食品冷冻过程的传热和传质数学模型,需要准确性较高的热学物理参数和传热传质系数。但是, 由于各种食品的组成成分不同, 尺寸不一, 含水量各异, 冻结部分和非冻结部分密度、热导、热容之间的显著差异, 而且这些参数在冷冻过程具有不确定性和难以测定, 因此, 利用简单的分析方程与数值显示计算难以准确反应食品冷冻的传递过程。 值得指出的是, 由于食品物料往往是结构比较复杂的生物材料, 冷冻过程中食品内部细胞与细胞之间的热量和质量传递是微尺度的介观传递过程,从描述宏观过程的传递理论出发难以建立一个准确的数学模型来描述冷冻过程。 1.2 玻璃化转变理论 有关冷冻过程食品物料的玻璃化转变的理论主要基于聚合物的玻璃化转变理论——热力学理论和自由体积理论。主流的热力学理论认为玻璃化转变是一个非平衡的动力学过程, 即玻璃化转变不同于结晶相变, 玻璃态的形成主要取决于动力学因素。在食品冷冻过程中则取决于冷冻速率, 冷却速率较慢时, 液相中食品物料析出的速率低于或等于晶体的形成和生长速率, 即可形成晶体; 一旦冷却速率足够快, 析出速率可以超过晶核形成和长大的速率, 即可生成玻璃体。但是, 也有理论认为理想玻璃化转变为具有平衡性质的二级相转变。自由体积理论则认为,固体或液体的体积包括两部分, 一部分是分子已经占据的占有体积, 另一部分为未被占据的自由体积,自由体积提供分子运动所需要的空间。温度足够低时, 自由体积冻结,分子运动性低, 即到达所谓的玻璃态。 食品冷冻过程物料的玻璃化转变相关研究认为, 食品材料的分子与人工合成聚合物的分子间有着最基本、最为普遍的相似性。通过对食品冷冻过程玻璃态及玻璃化转变的研究, 可以把冷冻食品的结构特性与其功能联系起来, 用于解释预测冷冻食品加工、储藏中的质量、安全性和稳定性问题, 为研究食品冷冻过程开辟了一个新的领域。 1.3 冰结晶理论 从热力学角度看, 食品冷冻过程其实质是食品物料中水分从液态转变为固态的冰结晶相变过程。由于在大气压下, 冷冻过程水结晶成冰的过程体积膨胀, 0℃时体积增大 9%, - 20℃时体积增大约 13%。一般认为, 食品在冷冻后品质降低的主要原因就是因为冰晶膨胀压对食品组织结构的破坏造成的。因此, 研究食品冷冻过程中冰晶体的成核和生长过程及其粒数衡算有助于获得改善冷冻食品品质。由于食品物料中的冰结晶不仅不同于一般的溶液结晶, 与自由水中的冰结
真空冷冻干燥技术在食品中 的应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
前言（引言）：真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下, 使物料中的水分变成固态冰, 然后在较高真空环境下, 通过给物料加热, 将冰直接升华成水蒸气, 再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝, 从而获得干燥制品的技术。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行, 物料中水分直接从固态升华为气态, 因而可 最大限度保持被干物料色、香、味、形状和营养成分, 而且干燥后的制品呈多孔海绵状结构, 极易溶于水(甚至在冰水中), 能够迅速复原, 密封包装后保存期长。目前, 真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和动植物标本制作等领域有着广泛应用。 在食品工业方面, 尤其在高价值食品和高附加值食品加工中,真空冷冻干燥是干 燥技术领域科技含量高、涉及知识面广的一门技术, 被认为是目前最优良、最为先进的干燥技术之一。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行, 物料中的水分直接从固态升华为气态, 因而可以最大限度地保持被干物料的色、香、味、形状和营养成分, 而且复水性能好。由于该技术具有其他干燥方法所无法比拟的优点, 目前, 正逐渐应用于很多行业, 尤其在食品工业方面。而该技术下的冻干产品能 够很好地吻合“绿色食品”、“保健食品”、“方便食品”三大发展趋势, 因此,冻干食品工业逐渐被人们所关注和亲睐。 1. 真空冷冻干燥设备 食品用冻干设备已经实现了大型化, 一般都采用自动控制系统, 同时为保证冻干 产品的质量和节能, 常采用冻干设备和其他干燥设备组合在一起的组合冻干设备, 例如, 喷雾冻干设备等等。 1.1 真空冷冻干燥机 主要由真空冷冻干燥箱、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。干燥箱是一个真空密闭容器, 是干燥过程中传热和传质的场所, 他的 性能好坏直接影响到冷冻干燥设备的性能。如果带有蒸汽消毒灭菌功能, 冻干箱还应是一个低压内压容器。干燥室的形状主要有圆形和矩形两种。圆形干燥室操作容易、强度高、制作费用低, 但其内部空间利用率低。真空系统包括机械泵( 旋片式真空泵) 和增压泵( 罗茨真空泵) 。真空泵用来抽除系统内空气水蒸汽。当真空泵工作时, 打开隔离阀, 真空干燥室内的空气及水蒸汽经过水蒸汽捕集冷 凝器捕获后进入真空泵, 由真空泵排气口排出系统外。为了防止经水蒸汽捕集冷凝器捕获后抽除的气体中仍含有极少量的水蒸汽进入泵内, 系统配气镇阀。在真空泵的排气口装有油雾捕集器,以防止排出气体中烟雾污染室内环境。冷阱的作用是将干燥室中的水蒸汽冷凝吸附变成冰, 以免进入真空泵, 一方面可以减小真 空泵的工作负担, 另一方面能够保证干燥室具有较低的真空度。 1.2 真空冻结干燥设备系统组成 真空冷冻干燥系统主要由制冷系统、真空系统、加热系统、干燥系统和控制系统等组成,冷冻干燥室:冷冻干燥室有卧式圆柱形、箱形等类型。干燥室要求能制冷到- 40 ℃或更低温度,又能加热到+ 50 ℃左右。干燥室设计有几层至十几层干燥搁扳,以放置几十至数百只干燥盘。干燥室装有管道和真空阀门与低温冷凝器相连,以排除室内的水蒸汽,同时还有管道与交换器、制冷机相连,以获得物料冰 晶升华所需要的热量和低温环境。低温冷凝器:低温冷凝器是一个密封的容器,用管路与制冷机、真空泵、热交换器相连,以获取低温真空环境和冷凝器内除霜的热量供给。冷凝器内的温度必须保持低于干燥室内物料的温度,一般冷凝器内的温度应保持在- 40 ℃至- 50 ℃左右,使大量的水蒸汽在冷凝器室中凝结低温冷凝 器还设有除霜装置、排出阀、热空气吹入装置等,用来融化凝结的冰霜和排出内部水分,并将室内吹干。 1.3真空系统
真空冷冻干燥食品加工工艺特性 摘要：随着我国改革开放政策的出台，我国的经济迅猛发展起来，科学技术也 不断发展。真空冷冻干燥技术在我国也有了长足的发展，并且成为当代食品加工 中应用的先进技术之一。本文主要介绍了真空冷冻干燥食品加工的工艺过程及要求，提出了通过工艺方法提高冻干食品加工效率及质量的一些措施。 关键词：冷冻；干燥；食品加工；特性 引言 真空冷冻干燥装置的设计制造等没有一套成熟的计算方法和检测标准，真空 冷冻干燥食品、果蔬、花卉等也没有一套现成的预冷工艺，基本上是凭经验。因此，迫切需要加强对这些问题的探讨和关注。下文主要探讨了真空冷冻干燥技术 在食品加工中的应用的综述及其应用的实践，最后对真空冷冻干燥技术在食品加 工中的应用进行了展望。 1 真空冷冻干燥原理与特点 1.1 真空冷冻干燥的原理 根据热力学中的相平衡理论，水的三相点（汽、液、固三相共存）温度为 0.0098℃，三相点压力为609.3pa（4.57mm/mg）在水的相变过程中，当压力低于三相点压力时，固态冰可以直接转化为气态的水蒸气即冰晶升华。真空冷冻干燥 即是把含有大量水的物质预先冷冻，使物质中的游离水结晶，冻结成固体，泳后 在高真空条件下使物质中的冰晶升华，待冰晶升华后再除去物质中部分吸附水， 最终得到残余水量为1-4%左右的干制品。真空冷冻干燥简称为冻干 1.2 真空冷冻干燥的特点冻干过程决定了其干制品具有如下特点： 1.2.1 食品干燥是在低温（-40℃到+55℃）下进行，且处于高真空状态，因此，特别适用于热敏性高和极易氧化的食品的干燥，可以保留新鲜食品的色香味及营 养成分。 1.2.2 干制品不失原有的固体骨架结构，保持物料原有的形态。 1．2.3 冻干制品具有多孔结构，因此，具有很理想的速溶性和快速复水性.复 水时，比其它干燥方法生产的食品更接近新鲜食品。 1.2.4 在升华过程中溶于水的可溶性物质就地析出，避免了一般干燥方法中因 物料 内部水份向表面迁移而将无机盐和营养携带到物料表面而造成表面硬化和营 养损失的现象。 1.2.5 冻干食品采用真空或充氮包装和避光保存，可保持5 年不变质。与速冻 食品相比免除了运输储存、销售过程中耗费很高的冷藏链，真空冷冻干燥被认为 是生产高品质食品的最好的方法。 2 真空冷冻干燥技术生产的工艺流程 真空冷冻干燥食品的生产工艺流程包括前期处理、速冻、升华干燥和包装四 大方面，其具体工艺流程如下。 2.1 前期处理 前期处理是指对所选的加工食物的前期处理，包含以下操作：清洗、切分、 漂烫、杀菌、防氧化、甩干、装盘等。所需要的基本设备主要是水槽、台案、甩 干机、切菜机等。在这一过程中，要注意清除附在根茎叶上的泥砂以及虫和卵， 避免对其加热过度。只有把好前期的处理关，才有可能生产出高品质的冷冻食品。 2.2 速冻
真空冷冻干燥技术的工艺和设备 真空冷冻干燥技术是将含水物料在低温状态下冻结,然后在真空条件下,使冰直接升华成水蒸气并排掉脱水物料中的水分使物料干燥的一门高新技术。它是随制冷、真空、生物、电子等技术的发展而迅速兴起的一门多学科综合应用技术。 随着冻干食品的迅速发展与应用,国内冻干食品的生产厂家也越来越多,如何运用冻干设备生产出合格的产品对生产厂家来讲都已熟知。但如何将冻干机理、冻干工艺的研究成果运用到实际的生产过程中,使整个冻干工艺达到最优值,降低成本,提高生产率,是急待解决的问题。因为真空冷冻干燥产品可以最大限度的保持新鲜物料的原有色、香、味、形和营养成分。本文通过对玫瑰花的真空冷冻干燥实验的分析,对影响真空冻干的过程参数进行了试验研究。试验表明:隔板温度、干燥室真空度是很重要的两个参数;冻结速率对总冻干时间没影响。 在试验测试的基础上,讨论了过程参数隔板温度、干燥室真空度的影响,目的在于减少冻干时间和降低能耗。得出最优化参数是:温度为55℃,压强为39Pa,较优工艺参数的验证结果表明优化结果符合实际情况。最后通过对小型的真空冷冻干燥机的设计,探索了食品冻干设备的设计理论。 第一章绪论 1.1真空冷冻干燥的原理 真空冷冻干燥技术是技术含量比较高、涉及知识面比较广的一种技术,也是一门实验性很强的技术。真空冷冻干燥是先将湿物料冻结到共晶点温度以下,使水份变成固态的冰,然后在适当的温度和真空度下,使冰升华为水蒸汽,再用真空系统的捕水器将水蒸气冷凝,从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动过程。由于这种变化和移动是发生在低温和低压下。因此,真空冷冻干燥的基本原理就是低温低压下传热传质的机理。化学热力学中的相平衡理论是真空冷冻干燥技术原理的基础。在一定的压力和温度下,水的三种形态之间达到一定的相平衡,据此得到水的相图(图1一1)。三相点显示了水的气、液、固三相共存的压力和温度条件。
食品冷冻冷藏技术综述 随着生活水平的逐步提高，人们越来越关注营养成分的合理摄入，对食品保藏的要求也逐步提高。食品保藏常用的方法有冷冻、干燥、灭菌等，其中冷冻保藏可以最大限度地保持食品的色、香、味和营养价值，成为保持生鲜食品质量的最普遍的方法。20世纪80年代后期，我国市场开始出现冷冻调制食品，90年代随着大城市超市连锁业的蓬勃发展，零售终端实现各式冷藏设施，大大促进冷冻食品业的兴起。近二十年来，冷冻调制食品连同以前包装水产、畜肉、家禽和果蔬五大类冷冻食品一起，品种超过600种，年产销量估计在1000万吨以上，出口量也逐年增加，其中速冻蔬菜外销日本、欧美等地，每年达40万吨以上。 近十年来，我国沿海大中城市各种各类冷藏食品市场越来越大。食品素材类似冷鲜肉、冰鲜鸡、鱼和预冷蔬菜为标志的冷藏食品已相当普遍，熟食、鲜奶、豆制品、生面制品、半成品切配菜等传统食品逐渐进入冷藏链流通，它们在人们的生活中占据越来越重要的地位，深受消费者的欢迎。 食品冷藏就是利用低温技术将食品温度降低，并维持在低温状态以阻止食品腐败变质，延长食品保存期。低温保藏不仅可以用，新鲜食品物料的贮藏，也可以用于食品加工品、半成品的贮藏。 食品低温保藏的一般工艺过程为：食品物料→前处理→冷却或冻结→冷藏或冻藏→回热或解冻。这是低温保藏食品需要大概工艺流程，因为不同物料的特性不一定相同，所以具体的工艺条件也不一定相同，具体操作具体对待。 冷冻冷藏食品的原理是：在温度较低的范围内，当温度高于食品的冰点时，食品中微生物的生长速率减缓，低于冰点以下时一般微生物都停止生长。动物性食品变质的主要原因是微生物和酶的作用。变质过程中主要发生了微生物活动和食品抗病性（抵抗微生物的能力）的问题，要解决这个主要问题，须控制微生物的活动和酶对食品的作用。动物性食品放在低温条件下，微生物和酶对食品的作用就微小了。当食品在低温下发生冻结后，其水分结晶成冰，使微生物的活力丧失而不能繁殖，酶的反应受到严重抑制，这样生物体内的化学反应会变慢，食品就可以较长时间的贮藏。所以动物性食品可以通过低温来维持它的新鲜状态。呼吸作用是植物性食品变质的主要原因。变质过程中主要发生了呼吸作用和耐藏性(延缓呼吸作用消耗营养的能力)的问题。耐藏性是指贮藏期间果蔬的质量无显著变化，并且质量损耗最小。果蔬的耐藏性并非由果蔬的某一种性状所决定的，而是果蔬各种物理、化学、生理学、生物化学性质的综合反映。解决上述的主要问题，须控制植物的呼吸作用。要长期贮藏植物性食品，就必需维持它们的活体状态，同时又要减弱它们的呼吸作用。低温是能够减弱果蔬类食品的呼吸作用，延长贮藏时间。
草莓片的真空冷冻干燥工艺的研究(一) 摘要本文对冻干草莓片的生产加工工艺进行研究和分析，确定了速冻草莓粒在－10±2℃条件下回软48小时左右再进行切片，制定草莓片的真空冷冻工艺曲线并在生产中应用。关键词草莓片切片工艺冻干工艺曲线草莓,又叫洋莓,红莓,原产欧洲,本世纪初初传入我国.草莓外观呈心形,颜色鲜艳粉红,果肉多汁,酸甜适口,芳香宜人,营养丰富,故有”水果皇后”之美称。据报道，每100克草莓果肉中含糖8至9克、蛋白质0.4至0.6克，维生素C50至100毫克，比苹果、葡萄高7至10倍。而它的苹果酸、柠檬酸、维生素B1、维生素B12，以及胡萝卜素、钙、磷铁的含量也比苹果、梨、葡萄高3至4倍。但由于草莓皮薄多汁，容易损伤，采收期短，不耐贮运。将草莓加工成真空冷冻干燥的产品，能较好地保持草莓的营养成份，能长时间贮运，食用方便，大大提高了草莓的商品价值。利用速冻草莓加工冻干草莓片可不受草莓生产季节限制。1、材料与方法1.1材料与设备单体速冻草莓粒。采用DF-2000真空冷冻干燥机（日本真空株式会社），用AH521-NNN12打点记录仪（日本产）监测草莓片的中心温度、加热搁板温度、媒体温度、干燥槽内真空度和冷阱温度。URSCHEL切丁机美国制造101-2型电热恒温干燥箱（上海仪器总厂）测定产品的水份、JA系列电子天平。1.2工艺流程速冻草莓粒→-10±2℃冷藏48小时→切片→铺盘→速冻→升华干燥→解析干燥→挑选→包装→成品→入库。1.3操作要点新鲜草莓皮薄多汁，切片时易碎、流汁，速冻、冻干后会结团，碎片多。本工艺是采用单体速冻的草莓粒，在-10±2℃条件下冷藏48小时回软后切片、铺盘、速冻、冻干。1.3.1回软切片前将速冻好的草莓粒移到-10±2℃冷藏库冷藏48小时回软。要注意控制好库温和时间，温度太高时间太长，草莓太软，切片时会软烂，成型不好；温度太低时间太短，草莓太硬，容易损伤刀具，切片易碎，碎屑多。1.3.2切片采用URSCHEL切丁机拆除环切和横切刀具进行切片，切片规格6～7mm,`切片必须在-10～-5℃的冷藏库内进行，注意保持库温稳定，防止草莓片解冻粘连在一起。1.3.3铺盘切片后快速铺盘、速冻。铺盘重量为12～14kg/m2左右，厚度25～30mm。1.3.4预冻铺盘后的草莓片移到速冻库速冻至草莓的共晶点温度以下，共晶点温度是指物料完全冻结时的温度。据资料介绍：草莓的共晶点温度为-15℃〔1〕，一般预冻温度要比共晶点温度降低5～10℃，草莓预冻到-25℃，维持2小时左右。1.3.5升华干燥将速冻好的草莓片移到干燥槽内，然后抽真空至40Pa左右开始加热升华干燥，升华干燥是真空冷冻干燥过程中最重要的工序，升华过程中需要不断补充升华潜热，并保证升华界面的温度低于共熔点温度以下，共熔点是指完全冻结的物料在加热过程中其冰晶体刚出现熔化的温度。所以冻干升华阶段加热温度的控制原则是：尽量使升华温度接近其共熔点但又必须低于共熔点，升华的产品如果低于共熔点温度过多，则升华的速率降低，升华阶段的时间会延长；如果高于共熔点温度，则产品会发生熔化，干燥后的产品将发生体积缩小，出现气泡，颜色加深，复水困难等现象。冻干热量传递途径是外热经辐射给物料表面，然后热量再由物料表层以传导方式传到升华界面。干燥初期升华界面在物料表面，热量极易供给，只要在保证物料不解冻的前提下，尽量提高加热温度，增加热量供给，使干燥室与冷凝室的蒸汽压差增大即可加快干燥速率。冻干升华阶段媒体温度控制在100℃,时间5小时,真空度控制150Pa以下。随着干燥不断深入升华界面的后移，此时热量的供给须经干层传导到升华界面，为保证产品品质，此时须降低加热温度，在保证不损伤已干层情况下，将热量渗透传导到升华界面。
食品冷冻保藏技术研究 Research The Technology Of Food Freezing Preservation （南京农业大学工学院30113422 林锴） 摘要：冷冻保藏技术目前已在食品加工行业得到了极为广泛的应用，速冻食品也已成为人们非常青睐的一种加工食品。本文阐述了食品冷冻保藏的原理，简单介绍了制冷技术的发展史，同时，作者研究了当今食品工业中果蔬、畜产品和常见水产品三类食品的冷冻保藏技术工艺。叙述了现阶段国内外冷冻保藏食品行业的发展状况。最后针对速冻行业发展中的问题提出了几点对策。 关键词：食品；冷冻；保藏；研究进展 正文 食品的冷冻保藏技术是随着社会经济的发展而兴起的一门新兴食品保藏工艺学。目前该技术已广泛应用于品种多样、规模较大的食品制造业。冷冻与保藏的食品已成为人们现代饮食生活不可缺少的部分，并日益成为主流食品之一。同时，冷冻与保藏食品产业已经成为一些地区经济发展的主要产业，并对促进农产品深加工、实现农业产、化、解决“三农”问题起到了重要的作用。 一、食品冷冻保藏技术的原理 食品冷冻作为工业规模的食品保藏方法在世界各地得到日益广泛的应用。食品冷冻保藏的原理首先是：在0℃以下的低温，微生物的生命活动受到显著抑制，从而防止食品腐败。其次，在低温下影响食品品质的酶反应和氧化反应等所有反应速度显著下降。另外，在产品中形成冻晶，也是微生物的活动和变质反应的水的活度降低。 所谓速冻，就是将食品中心温度快速冷冻到-1℃到-5℃，通过最大冰晶生成带所需时间不超过30分钟。鲜鱼和畜肉等含水率较高的食品，当品温达到-1℃时，食品中的水分开始冻结，温度降至-5℃时，所含水分的80%冻结。这时，整个食品大致成为冻结状态。因此1℃-5℃的温度界限称为最大冰晶生成带冻结
真空冷冻干燥的原理 目录 第一节冷冻干燥的原理 (1) 第二节冻干机的组成和冻干程序 (2) 第三节共溶点及其测量方法 (4) 第四节产品的预冻 (6) 第五节产品的第一阶段干燥 (9) 第六节产品的第二阶段干燥 (12) 第七节影响干燥过程的因素 (13) 第八节冻干曲线时序的制定 (16) 第九节冻干的后处理 (18)
第一节冷冻干燥的原理 干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。 而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低产品的残余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。 冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔在升华时要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。 冷冻干燥有下列优点： 一．冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。 二．在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品，药品和食品干燥。 三．在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性装。四．由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。 五．干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。六．由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。 七．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致变质。 因此，冷冻干燥目前在医药工业，食品工业，科研和其他部门得到广泛的应用。
浅谈真空冷冻干燥技术 引言 食品在加工、贮藏和运输中会发生各种物理的、化学的和生物学的变化。这些变化会改变食品的颜色和结构，也会发生使芳香物质变质、营养成分下降的生物化学反应。所有这些物理的和生物化学的变化会导致食品品质和加工效率的降低。特别是在加工高价值食品时，应选择有效的保藏方法。干燥是一种古老的保藏食品的方法，使脱水制品具有较长的保存期。但是用热风干燥等传统方法干燥的制品通常会使原料品质降低。相比于其他干燥方法来说，真空冷冻干燥是保持食品品质最好的方法。 真空冷冻干燥脱水技术是一项适用于蔬菜、水果、肉类、水产、药品的护色、保鲜、保质、保营养成分的高新加工技术，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气而除去，从而获得干燥制品的技术，简称冻干技术，用此方法生产的食品则称为真空冻干食品。由于真空冷冻干燥是在低温、高真空状态下进行，物料中的水分直接从固态升华为气态，因而可以最大限度地保持被干物料的细胞活性以及被干物料的色、香、味、形和营养成分，而且复水性能好。冻干食品是采用现代脱水技术与工艺加工而成的集方便、保健、纯天然为一体的高品质绿色食品，避免了传统脱水方法带来的变色、变质、变味、成分流失、无法还原等缺陷。 真空冷冻干燥设备的原理及组成真空冷冻干燥设备的工作原理 真空冷冻干燥设备的原理及组成真空冷冻干燥设备的工作原理是：先将物料冻结到共晶点温度以下，使水分变成固态的冰，然后将经过前处理的预冻食品装入干燥仓内，在低温真空状态下，由加热板导热或辐射方式供给食品热能，使食品中的水分直接由冰升华成水蒸气。不断升华出的水蒸气，由真空泵组抽至捕水仓内，在-40～-45℃的排管外壁上凝结被捕捉，直至按冻干曲线达到规定的要求而停止供热和抽真空，完成食品冻干全过程。真空冷冻干燥机(简称冻干机)主要由真空冷冻干燥箱(简称冻干箱)、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。一般间歇式真空冷冻干燥机的结构如图所示：
食品真空冷冻干燥研究 付西光,董英,马海乐 (江苏理工大学生物与环境工程学院,江苏镇江212013) 摘要:真空冻干技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,因其产品具有绿色、方便、保健功能,使该技术日受关注．文中阐述了冻干机理与工艺,通过真空冻干与热风干燥产品品质的比较,阐明冻干食品的专门性,并从设备、工艺及特性三个方面指出真空冷冻干燥存在的问题． 关键词:食品;真空;冷冻;干燥 随着世界经济的进展,国内外食品市场上发生了专门大的变化．其要紧特点是无污染的天然绿色食品、高质量的合成功能食品、花样品种繁多的快速方便食品走俏市场．食品除了具有营养,供给人体活动所需能量的功能外,又附加了两个功能,即保健和防病治病的免疫功能．人们在追求食品的色、香、味及口感外,还追求其易食性[1,2]．冻干技术能专门好地吻合“绿色食品”、“方便食品”和“保健食品”的三大进展趋势,因此,应积极进展冻干食品工业． 在一些发达国家,80%～90%的食品属于方便食品或合成功能食品,仅日本市场上销售的保健食品就有2000多种,欧美国家中可达5000余种[2,3]．中国是一个农业大国,专门多农产品的产量在世界上均名列前茅,农业在国民经济中的地位十分重要．然而落后的加工技术大大限制了中国农产品的产后加工技术,阻碍
了农产品的商品化的进程,严峻阻碍了中国农业的效益．能够确信,随着世界经济的不断进展,生活节奏的逐步加快,人们对各种合成食品、快速方便食品的需求量也在迅速增加,特不是对这些食品的质量和花色品种的要求也愈来愈高．显然,这为农产品的深加工、精加工提供了宽敞的市场,为提高农产品的效益制造了专门好的条件． 真空冷冻干燥技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,同时也是干燥方法中设备最复杂、能耗最大、干燥成本最高的一种方法[4-10],但由于其干燥产品的专门性:冻干食品具有复水性能佳、色泽保持好、营养成分损失少、产品重量轻、便于携带运输、易于长期保存,在品质上远优于其它干制食品的显著优点,使其成为干燥技术研究和进展的前沿[11-13]． 1 真空冷冻干燥原理及工艺过程 1．1 干燥原理 真空冷冻干燥是将含水物料冻结后,在真空环境下加热,使物料中水分直接升华除去,从而使物料脱水获得冻干制品的过程．真空冷冻干燥属于物理脱水,理解其过程应从水的三相平衡图开始．如图1所示,ＡＢ、ＡＣ和ＡＤ线分不称之为升华曲线、溶解曲线和汽化曲线;三线交点Ａ为固、液、气三相共存的状态,称为三相平衡点,其温度为0.0098℃,压力为610Ｐａ,箭头1、2、3分不表示冰升华成水蒸气、冰融化成水和水气化成水蒸气的过程．升华现象是物质从固态不经液态而直接变成气态的过程,由该图可知,当压力低于610Ｐａ时,不论温度如何变化,水的液态
茉莉花真空冷冻干燥的整套工艺 中文学名：茉莉花 拉丁学名：J asminum sambac (Linn.) Aiton 界：植物界门：被子植物门 纲：双子叶植物纲目：唇形目 科：木樨科 广西壮族自治区的东南部横县茉莉花：产量和质量都居全国之首。茉莉花每年暮春初夏开花，有单瓣、重瓣、单叶、复叶之分。花色有红白两种，以乳白色花为主。茉莉花花香清雅，可用于制作茉莉花茶、提炼香料等。 一、预冷 新鲜茉莉花采收后是仍然有生命的有机体，仍进行着旺盛的呼吸和蒸发，分解和消耗自身的营养成分，并放出呼吸热；同时，新鲜茉莉花从田间采收后还要释放大量的田间热，两者令摘后茉莉花周围的环境温度迅速升高，加速成熟衰老，随之鲜度和品质明显下降。因而必须在茉莉花采收后的最短时间内，在原料产地，将其冷却到规定的温度，使茉莉花维持低生命水平，延缓衰老，这一冷却过程称之为预冷。目前在国外经济发达国家，已把预冷作为茉莉花采收后加工的第一道工序。 茉莉花预冷的方法有空气预冷、冷水预冷、冰预冷、真空预冷和湿冷预冷五种。前三种我国已有应用，后两种起步比较晚，应用较少。空气预冷方法简易，成本低，是早期普通的冷却方法，但冷却速度慢，一次需12-24小时，易造成茉莉花表面干缩。冷水预冷设备简单，操作方便，冷却速度快，无干耗，成本低，缺点是茉莉花易受冷却水中细菌的污染，并造成水溶性营养成分的流失。由于冰的吸热量大(与冷水相比)，所以冰预冷冷却速度快，食品无干耗，但制冰设备占地面积大，初投资高，一般只用于水产加工或冷藏运输。茉莉花类采用冰预冷，温度不易调节，容易造成冷害，温度也不易均匀，一般少用。 湿冷预冷是采用机械制冷、蓄积冷量的方法得到0.5℃的冷水，然后通过换热器使库内空气与冷水进行直接接触的热、质交换，获得接近冰点温度的高湿空气，再经强制通风用这高湿空气来冷却物料，冷却速度比常规空气冷却方法快1倍以上；保鲜效果好，能同时提供高湿、低温而利于茉莉花贮藏的综合条件；可以有效地抑制生物体的呼吸作用和微生物的繁殖，防止物料在冷藏期间失水萎蔫，有利于保持茉莉花的新鲜程度；适用于多数茉莉花的预冷和储藏保鲜，茉莉花对湿冷预冷方法的适应率高于空气冷却、冷水冷却和真空冷却方法；湿冷系统采用间接冷却方法，具有蓄冷作用，可降低制冷机组装机容量，电能消耗低；湿冷保鲜库造价低，产品可随进随出，使用方便。湿冷系统目前主要用于茉莉花的预冷和短期保鲜贮藏(1～2周)，鱼、肉的微冻保鲜，要实现长期保鲜，还需设紫外线照射等其它杀菌消毒的辅助手段。 真空预冷就是将茉莉花放在真空预冷室内，用真空泵抽真空，造成一个低压环境，使茉莉花内部水份得以蒸发，由于吸收蒸发潜热，茉莉花自身被冷却。真空预冷方法冷却速度快，失水少，一般在20-30分钟，就可将茉莉花冷却到3℃，而茉莉花自身只失去1-3%，的水分，冷却均匀，无污染，保鲜效果最好，缺点是成本较高，对于有较大表面积的叶菜、鲜花类及细胞组织疏松的草莓、芹菜等
食 品 科 技 FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012年 第37卷 第4期 食品开发 · 69 ·菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam)为桑科木菠萝属植物，在我国南方等省市种植普遍。内藏无数金黄色肉包，清甜可口，香味浓郁，风味独特，被称为百果之王。菠萝蜜中含有丰富的糖类、蛋白质、B族维生素(V B1、V B2、V B6)、Vc、矿收稿日期：2011-10-18 *通讯作者 基金项目：海南省科学事业费项目(09-20407-0010)。 作者简介：张容鹄(1970—)，女，湖北天门人，硕士，助理研究员，研究方向为农产品加工。 物质、脂肪油、微量元素等[1]。菠萝蜜常年挂果，亩产6~8 t，可食部分比例高达70 %。 Alok S [2]对菠萝蜜保鲜技术进行了研究，在适当条件下，菠萝蜜在37 ℃可以保持4月，在6 ℃可以保持8月，但应用有限，在国内菠萝蜜大多以鲜张容鹄，万祝宁，何 艾，谢 辉，窦志浩* (海南省农业科学院农产品加工设计研究所，海口 571100) 摘要：采用真空冷冻干燥方法冻干菠萝蜜，电阻法测定菠萝蜜的共晶点和共熔点，绘制了冻干曲线，通过优化确定了最佳冻干程序。试验分析了预冻方式、浸泡方式、切割宽度对冻干菠萝蜜品质的影响。结果表明：最佳程序为第一段，-20 ℃，5.5 h ；第二段，-10 ℃，6 h ；第三段，20 ℃, 4 h ；第四段，30 ℃，4 h 。进一步试验表明2种预冻方式对冻干产品影响不大，切条宽度为4~7 mm ，0.9% NaCl 溶液浸泡后冻干得到产品品质好。冻干菠萝蜜与市售菠萝蜜脆片比较具有更好的品质。 关键词：菠萝蜜；真空冷冻干燥；共晶点；冻干曲线 中图分类号： TS 255.3 文献标志码： A 文章编号：1005-9989(2012)04-0069-05 The vacuum freeze-drying process of jackfruit ZHANG Rong-hu, WAN Zhu-ning, HE Ai, XIE Hui, DOU Zhi-hao * (Agricultural Product Processing and Design Research Institute, Hainan Academy of Agricultural Sciences, Haikou 571100) Abstract : In this paper, vacuum freeze-drying method was applied to freezing-dry jackfruit. The eutectic point and consolute point were determined by electrical resistance method, freeze-drying curve was drew and the best freeze-drying procedure was definite by optimization.Then tests analyzed the influence factors on quality of freeze-drying jackfruit, such as pre-freezing method, different grade of maturity, slice wideth and soap method. Results indicated that the best freeze-drying procedure was :the first stage -20 ℃, 5.5 h; the second -10 ℃, 6 h; the third 20 ℃, 4 h; the forth 30 ℃, 4 h. Meanwhile, this showed little difference to the quality of products between two kinds of pre-freezing methods. Furthermore, in the addition of 90 percent maturity, 4~7 mm incision wideth and 0.9% NaCl solution soaping, the products of freezing-dry was high of quality. Compared with the sale jackfruit products, the freeze-drying products had better quality.Key words: jackfruit; vacuum freeze-drying; eutectic point; freeze-drying curve 菠萝蜜真空冷冻干燥工艺的研究