试论冷冻浓缩技术的应用与进展

二 、冷冻技术发展方向
食品冷冻浓缩技术与传统浓缩方法相比，其浓缩产品的 质量是最好的，但仍存在某些问题。 当物料黏度高时难以生 成大冰晶，且由于迅速冷却而形成的微小冰晶不能彻底从母 液中分离出来，难以回收附在冰晶上的可溶性固形物和一些 有 效 成 分 ，从 而 限 制 了 它 的 推 广 与 使 用 。 近 年 来 有 关 冷 冻 浓 缩的理论和技术又取得一些新进展。 其中，将冰核细菌(Ice Nucleation-Active Bacteria ，简 称 INA 细 菌 ) 用 于 食 品 冷 冻 浓 缩中，是生物技术在食品中的一项独特应用。 国外已有相关 文 献 报 道 ，表 明 INA 细 菌 可 显 著 提 高 食 品 的 过 冷 点 ，缩 短 冷 冻时间，节省大量能源；还可促进较大冰晶的生长，使结晶操 作成本降低，同时又使分离操作所需费用及因冰晶夹带所引 起的溶质损失减少。 Kumeno 等用 X.campestris INXC-1 对蛋 清冷冻浓缩后加热形成硬胶，其物理性质如起泡性、稳定性、 硬度、粘弹性等均优 于 常 规 生 产 的 产 品 。 Minjung 等 用 P.syringae 冷冻浓缩苹果汁， 加入细菌的样品在 -2.2 ℃ 就出现冰 核并开始结冰，而不加细菌的样品则 无 结 冰 现 象 。 Watanabe 等用海藻酸钙 包 埋 E.ananas 制 成 活 性 胶 囊 , 加 入 蛋 清 中 做 冷 冻试验，发 现 加 了 细 菌 的 约 在 -3 ℃ 就 有 冰 晶 析 出 ，而 没 加 的 则在 -18 ℃ 才有冰晶出现， 熔化冰晶阶段无显著差异； 又用 E.ananas 冷 冻 浓 缩 柠 檬 汁 ， 浓 缩 汁 的 可 溶 性 固 形 物 回 收 率 高，风味营养成分保持好，GC 分析和感官评定均表明与原汁 无异。
开发新产品和改良品种大开方便之门，并且通过其高效的加 工节省能源。 用冷冻浓缩工艺对中药水提取液进行中试规模 的浓缩试验制取口服液，试验表明用冷冻浓缩工艺代替真空 蒸发浓缩可免去某些口服液制造过程中的醇沉工序，从而改 善口服液的口感。 由于木聚糖酶解所得到的低聚木糖溶液常 常 需 要 脱 水 浓 缩 ，如 采 用 真 空 蒸 发 浓 缩 ，可 能 导 致 低 聚 木 糖 在加热管表面结焦变性，降低产品的质量。 江华等研究了低 聚木糖溶液冷冻浓缩时的冰晶生长动力学，以及悬浮结晶法 冷冻浓缩低聚木糖溶液过程中各因素对低聚木糖在固液两 相中分配的影响，为低聚木糖冷冻浓缩过程的开发利用提供 了理论依据。
应
用
技
术Leabharlann 试论冷冻浓缩技术的应用与进展
李山峰
年 来 ，人 们 的 生 活 水 平 不 断 提 高 ，高 品 质 、 高 附 加 值 产 品 日 益 增 加 ，高 档 饮 料 、 果 汁 、 生物制药 等 也 逐 渐 成 为 人 们 日 常 消 费 的 主 体。 随着食品的加 工 技 术 与 方 法 的 发 展 , 食 品 原 料 中 含 有 的 营养成分与风味物质等要得到最大限度的保护就离不开冷 冻浓缩技术。
（二）国内研究及应用现状
由于冷冻浓缩的基本原理很简单，我国传统的老陈醋生 产工艺中就曾应用过冷冻浓缩技术。 近年来，该技术在国内 已被广泛应用于各行业中，并在相关理论和设备开发上取得 了许多新进展。 1. 酿酒业。 冷冻浓缩的优势尤其可用于酿酒产业。 冷冻 浓缩技术最先在啤酒工业中应用，可在除去冰晶的同时除去 形成混浊的多酚、丹宁酸等物质，从而减少啤酒的贮存容积， 特别是对冷冻浓缩后的啤酒采用混合水技术可以完全恢复 到原来的啤酒。 后来，有人通过对葡萄酒进行冷冻分离试验 , 发现酒精和还原糖比较易于利用冷冻法在液相中进行浓缩 分离，通过冷冻浓缩技术改善了干白葡萄酒的品质。 2. 果汁工业。 我国是生 产 甘 蔗 的 大 国 ，将 糖 蔗 改 种 果 蔗 并加工成甘蔗汁既 解 决 了 甘 蔗 的 销 路 , 又 满 足 了 人 们 对 果 汁 日益增长的需要。 甘 蔗 汁 的 热 敏 性 很 强 , 对 其 进 行 普 通 的 蒸 发浓缩极容易使甘 蔗 汁 焦 糖 化 , 丧 失 其 特 有 的 风 味 。 应 用 冷 冻浓缩工艺对甘蔗汁的处理，对浓缩前后的甘蔗汁进行了感 官上的比较，发现浓缩后的甘蔗汁品质稳定，除了在颜色、气 味 、甜 味 方 面 感 觉 更 加 浓 重 外 , 其 他 基 本 保 持 了 冷 冻 浓 缩 前 甘蔗汁的原有风味。 3. 制药业。 冷冻浓缩已 发 展 应 用 到 制 药 工 业 ，因 此 它 为
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近
一、 冷冻浓缩技术国内外发展现状
（一）国外发展概况
荷兰 Eindhoven 大学 Thijssen 等在 20 世纪 70 年 代 成 功 地利用奥斯特瓦尔 德 成 熟 效 应 设 置 了 再 结 晶 过 程 造 大 冰 晶 , 并建立了冰晶生长 与 种 晶 大 小 及 添 加 量 的 数 学 模 型 , 从 此 冷 冻浓缩技术被应用于工业化生产。 之后，Shirai 等为降低成本 在采用悬浮结晶冷冻法时将小冰晶凝聚成为大冰晶来减小 单位体积冰晶的表面积。 他们还将此方法用于海水淡化及烧 酒废 液 处 理 等 方 面 。 Marino Rodriguez 等 对 比 研 究 了 反 渗 透 法和冷冻浓缩法在从废水中去除戊酸中的应用，两种操作方 法的经济运算结果表明冷冻浓缩法的能耗虽是反渗透的五 倍，但却正好折中了反渗透中所用膜的代价 。 F.A. Ramos 将 冷冻浓缩技术应用于一种生长于安第斯山脉的浆果，发现此 技术并未改变其 果 肉 的 色 泽 及 PH 值 ，但 明 显 降 低 了 挥 发 性 物 质 的 损 失 量 ， 且 很 好 地 保 留 了 浆 果 独 特 的 香 味 。 Osato Miyawaki 将 管 式 结 冰 渐 进 式 冷 冻 浓 缩 系 统 应 用 于 咖 啡 萃 取 物 ， 可 将 其 溶 液 浓 缩 至 30% ， 含 果 肉 的 番 茄 汁 可 浓 缩 至 12.5% ，而将夹带有 5% 果肉的冰相溶解再次经过管状结冰器 浓缩后所得冰相的浓度低 至 0.25% ， 如 果 事 先 将 果 肉 去 除 ， 则 番 茄 汁 可 浓 缩 至 40% ， 蔗 糖 水 溶 液 可 由 41.8% 浓 缩 至 54.8% ，且浓缩效果非常好。
三、 冷冻技术的发展前景
冷冻浓缩技术现已证明优质可靠，极具市场活力。 随着 社会的进步，经济的发展，人们生活水平的提高，冷冻浓缩这 一低能耗、可生产高质量产品的加工技术具有很大的发展潜 力。 此方法除了用于浓缩，也可考虑用于有机废水的处理、活 性物质的回收再利用等方面。 同时，整体的冰结晶又是很好 的蓄冷、降温用冷源。 这些方面对于保护环境、促进资源的再 利用都是很有意义的。 对食品冷冻浓缩技术来说，应在提高 冰晶纯度、减少固形物损失及降低生产成本方面加以深入研 究，这样才能充分发挥其自身的优势。 冰核微生物用于食品 冷冻浓缩中，属于生物技术与食品加工相结合的一项高新技 术，极富应用潜力。 （作者单位：邢台市产品质量监督检验所）