第5章 食品真空冷冻干燥技术 ppt课件

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冷藏与制冷技术
2.物料的冷却固化过程
（1）预冻温度 冷却固化过程的最终温度应当是完全固化温度，
它应低于物料的共晶温度，一般预冻温度要比 共晶点温度低5—10°C。
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2.物料的冷却固化过程
（2）预冻速率 冻结对冷冻干燥的影响主要是冻结速率。 物料预冻时形成冰晶，冰晶升华后留下的空隙
干燥过程是水的物态变化和移动的过程。
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精品资料
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笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
燥。即：
水分
湿物料
预冻
(物料冻结)
升华干燥
(除去结晶水)
解析干燥
(除残余水分)
真空冷冻干燥流程框图 冻干产品
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5.1.1真空冷冻干燥基本原理
冷冻真空干燥优点 1、因物料的干燥是在真空条件下进行，系统中 高度缺氧，能较好地抑制微生物的生长，使易氧 化的物料受到较好的保护。 2、由于物料的干燥是在冷冻下进行操作，物料 中的水分由冰直接升华为水蒸气被移出，使得物 料中的一些挥发性成分或营养成分损失很小，比 较适合一些生化制品或食品的干燥。
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5.1.1真空冷冻干燥基本原理
升华曲线是固态物质在温度低于三相点时温度的 饱和蒸汽压曲线。冰的温度不同，对应的饱和蒸 汽压也不同，只有在环境压强低于对应的冰的蒸 汽压时，才会发生升华。
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5.1.1真空冷冻干燥基本原理
在三相点以下，不存在液相。若将冰面的压力 保持低于610 Pa，且给冰加热，冰就会不经过 液相直接变为气相，这一过程为升华。
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冻干蔬菜
冻干香蕉
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5.1.1真空冷冻干燥基本原理
冷冻真空干燥应用
生物制品方面 疫苗、诊断制剂、血清制品等的冻干
医药工业方面 抗生素、维生素、酶制剂、血液制品等的冻干
食品和化学工业方面 速溶咖啡、果汁、催化剂等的冻干
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5.1真空冷冻干燥基本原理和过程
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冷冻真空干燥优点
3、真空冷冻干燥是在较低温度（低于水的冰点） 下进行操作，对于许多热敏性物质的干燥特别 适用。 例如，对蛋白质、微生物等物质，采用真空冷 冻干燥不会发生变性或失去生物活性。因此在 医药上得到广泛应用。
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冷冻真空干燥优点
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4、物料在真空冷冻操作下干燥，可排出物料中 95%-99％左右的水分，使得到的干燥产品不易收缩， 不易变质，能较好地保留物料的构造（营养纤维和 固状物），使其加水后能迅速水化，恢复原来的性 状。因此，采用真空冷冻干燥方法生产的食品更接 近新鲜食品的风味。
是后续冰晶升华时，水蒸气的逸出通道。 当预冻速率较慢时，形成大而连续的六方体，
冰晶在物料中形成网状的骨架结构。冰晶升华 后，空出的网状通道空隙大，后续冰晶升华时， 水蒸气逸出的阻力小，制品干燥快。
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（2）预冻速率
当预冻速率较快时，形成的树枝形和不连续的 球状冰晶升华后其通道小或不连续，水蒸气靠 扩散或渗透方能逸出，因而干燥速度慢。
仅从干燥速率来说，以慢冻为好，但是慢速冻 结对食品原料组织结构破坏较大，影响制品品 质。
因此应确定合适的预冻速率，既使物料组织造 成破坏小，又能形成有利于以后升华传质的冰 晶结构。
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冷冻真空干燥 是一种常用的物质干燥方法
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5.1真空冷冻干燥基本原理和过程
5.1.1真空冷冻干燥基本原理
水的平衡相图
生产中采用真空冷冻技术对固体湿物料的干燥， 通常是除去物料中的水分。因此，要了解真空冷 冻原理，首先须了解水的有关物性。
冰(s)
熔化
气化
水(l)
水蒸气(g)
5.1.2真空冷冻干燥基本过程 食品物料真空冷冻干燥主要由以下几个过程组
成：物料的预处理，物料的预冻，升华干燥，
解吸干燥，封装和储存。
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5.1.2真空冷冻干燥基本过程
1.物料的预处理 在对食品冷冻干燥之前，必须对其进行一些必
要的物理、化学处理，包括清洗、分级、切片、 烫漂、杀菌、浓缩等。 对于不同的食品，预处理内容也有所不同，食 品冷冻干燥时，一般不加添加剂，在对药品和 细胞冷冻干燥之前，必须加一些添加剂，以保 证冻干产品效果良好，保持药品的活性和保持 细胞的存活。
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5.1.2真空冷冻干燥基本过程
2.物料的冷却固化过程 冷冻干燥的预备操作，也称为冻结或预冻。物料
的冷却固化过程是将物料充分冷却，不仅要使物 料中的自由水完全结成冰，还要使物料中其他部 分也完全固化，使干燥后产品与干燥前具有相同 的形态，防止真空干燥时起泡，浓缩，收缩和溶 质移动等不可逆变化产生。 物料的预冻可以在干燥箱内进行，也可以先在干 燥箱外进行，再将已预冻的物料移入干燥箱内。
升华相变的过程一般为吸热过程，这一相变热 称为升华热。冰的升华热为2.84KJ/kg，约为 融化热和汽化热之和。
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真空冷冻干燥原理
真空冷冻干燥就是先将固体
湿料冷冻到“三相点”以下，使
湿料中的水分变成固态（冰）；
然后在真空环境下加热，使冰直
接升华为水蒸气逸出；并通过不
断移走水蒸气，使物料脱水而干
凝固 升华 液化
凝华 6
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5.1.1真空冷冻干燥基本原理
1.水的平衡相图
物质的聚集态由一定的温度和压强条件决定， 分子间的相互位置随这些外部条件的改变而改 变。
O点是固液气三相共存的状态点，称为三相点， 其温度为0.01°C,压强为610Pa。
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水的相图
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冰的饱和蒸汽压变化
第5章 食品真空冷冻干燥技术
5.1真空冷冻干燥基本原理和过程 5.2食品真空冷冻干燥设备 5.3食品真空冷冻干燥工艺
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第5章 食品真空冷冻干燥技术
真空冷冻干燥是先将湿物料冻结到共晶点温度 以下，使水分变成固态的冰，然后在适当的温 度和真空度下，使冰升华为水蒸气，再用真空 系统的捕水器（水汽凝结器）将水蒸气冷凝， 从而获得干燥制品的技术。