冷冻干燥在食品工业中的应用及发展前景

冷冻干燥技术在食品工业中的应用及发展

摘要：简单地介绍了冷冻干燥的原理以及工艺流程，对冷冻干燥技术的发展，冻干超细粉体技术的发，在乳类工业中的应用进行了简单的概述。目前在我国冷冻干燥有非常巨大的发展前景。

关键词：冷冻干燥食品应用前景

21世纪生物、材料、电子、信息科学等领域将得到重大发展，冷冻干燥技术也会发挥重要作用。在食品方面，冻干食品被认为是高档的脱水食品，占方便食品的比例越来越大，并广泛应用到食品工业的各个领域。

一、冷冻干燥的原理及工艺流程

（一）冷冻干燥的简介

干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。冷冻干燥是一种新型干燥技术，即在低温条件下，对湿物料冻结，现在较高真试下加热，使固态冰升华，脱去物料中的水分，全称为真空冷冻干燥技术，简称冻干技术。采用冻干技术获得的食品就叫冻干食品，也叫FD食品。

（二）冷冻干燥的原理

真空准冷冻干燥是先将物料冻结到共晶点温试以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后在适当的真空度下，使前直接升华为水蒸汽。再用真空系统中的水汽凝结器（捕水器）将水蒸汽冷凝，从而获得干燥制品的技术。

平衡关系是研究和分析含水物料冻结干燥原理的基础，当冰周围的蒸汽压低于601.Pa时，前加热升温右以直接升化为水蒸汽，这就是升华干燥的理论基础，真空冷冻干燥的最基本的工作原理也就在于此

（三）冷冻干燥的工艺流程

1、预处理

不同的物料在预冻和冷冻干燥关要有必要的预处理，以使便于加工。水果蔬菜类的需要拣选检测、清洗、(去皮去核)、切割、热漂烫和冷却处理。肉和水产品物料需要检测筛选、冷却排酸熟化、切片（可在预冻步骤之后）处理，熟食产品（鱼香肉丝等中式菜品）需在烹调后按标准挑取和混均，取样测出水分含量以便确定冷冻干燥技术参数。蛋白和乳制品需要加入蛋白质冻干制品保护剂，如甘油、山梨醇、双糖、氨基酸、聚乙二醇、重组蛋白等，以避免冻干过程中冻结应力、干燥应力、低温应力等导致的蛋白质不稳定化。

2、预冻

预冻过程不仅是为了保护物质的主要性能不变，而且要冻结后药品有合理的结构，以利于水分的升华，还要有恰当的容装量。预冻效果主要同三个方面决定：预冻速试、预冻最低温度、预冻时间。

3、产品第一阶段干燥

在产品冻结冰消失前的升华过程为第一阶段干燥，即升华干燥。升华是一个吸热的过程，因此必须对产品低加热，但绝不能超过共熔点的温度。如果加热的

温度低于共熔点的温度过多，则升华的速率降低而延长了升化阶段的时间。

4、产品第二阶段干燥

不含冻结冰的产品尚含有10%的水分，为使产品达到预定的残余含水量，必须对其进一步干燥，称之为解析干燥。此阶段可使产品温度上升至该产品允许最高温试，以利于降低残余水量并减少解析干燥的时间。

5冻干食品的后处理

干燥结束后，对食品进行一个调节过程：解除真空环境之前，需要稳定一段时间，使食品中剩余水分和温度完全均匀。为抑制微生物在消除真空环境后继续滋生，应该用干燥、清洁无菌的氮气消除真空，出箱时放入的应是无菌干燥空气。干燥后的产品应迅速分装保存或暂时保存到干燥柜中，尽快包装贴标，检测合格后即成正式产品。

二、冷冻干燥技术的发展及应用

（一）真空冷并干燥过程生产率工艺优化

冻干食品在国际市场上深受消费者的欢迎，据有关部门统计，美国和日本市场上出售的脱水食品中冻干食品已占到了50%以的份额，我国近来许多省份都先后引进冻干生产线，经济效益相当可观。但由于其能耗大，生产率低，使其推广受到限制。宛传平，姚智华等人选取对冻干能耗和生产率影响较大的三个因素进行了实验研究，分析各因素对批标的影响，并提供生产率的优化参数。而乔晓玲，闫祝伟等人从冻干食品品质与玻璃态的变化关系介绍了冻干食品的特性并探讨了降低真空冷冻干燥能耗的途径。

（二）冷冻干燥超细粉末技术

最早对冻干超细粉体的研究是从陶瓷工业的烧结高纯试超细粉料、化学工业的催化剂、电子工业的磁记录材料等发展起来的。目前该技术已在冶金、能源、材料、医药、食品等诸多领域中显示出极其重要的就用价值。特别是近年来在生物医药、食品与保键食品以及农产品深加工等方面的应用，更令人注目。

国际上，如日本、美国、欧洲等发达国家正在从事用冻干超细粉体技术开发新型功能性食品与保健食品。方要有（1）新型的方便食品。如日本用冻干超细粉体技术生产的维生素、大豆粉或花生粉等成分，超细粉末技术生产的海带粉、麦芽糊精、鱼粉、免肉粉、牛肉等。还有一种水果型方便食品是添加了用该技术生产的冻干草莓粉、葡萄粉、香蕉粉等。（2）蔬菜粉末。国外蔬菜加的发展趋势是，用该技术生产的蔬菜粉末制成的蔬菜面条、饼干、糕点、糖果、饮料等，保存了蔬菜的营养成分。（3）颗料蔬菜。日本东洋FD食品株式会将油菜、菠菜、萝卜中、芹菜等八种蔬菜混合，用冻干超粉末技术制成“素食颗粒”，含有丰富的叶绿素、胡萝卜素、纤维素、各种维生素、矿物质，又具有鲜美味道。这种“素食颗粒”特别适合于不爱听懂蔬菜的孩子、牙口不好的老人、不爱吃早饭的人、吃流食或半流食的病人、食量小的人、运动员以及断奶的婴儿等。

（三）冷冻干燥在乳制品中的应用

以往初乳除牛犊食用外，其剩余部分均被白白浪费掉，用喷雾干燥技术无法保存其活性，用真空冷冻干燥技术虽然呆开发出高质量的肯有免疫功能的保健食品，但成本高，冻干还率低。因此，降低成本，提高干燥速率成为研究冻干技术

关键问题。赵玉娟，郑明珠，代庆芳等人利用真空冷冻干燥技术对免疫牛初乳进行冻干处理，对预冻温度、预冻速率、装液厚度、保护剂等影响因素进行试验研究，确定了最佳的冻干工艺参数。罗瑞明，周光宏，乔晓玲对酸乳冷冻干燥过程耗能进行了数学优化，以提高生产效率，降低成本。

三、冷冻干燥技术在我国的发展前景

（一）冷冻干燥超细粉体技术的发展前景

我国在冻干超细粉体技术的发展前景虽然起步稍晚，但在该技术所涉及的冷冻干燥技术与超细粉体技术及其相关的基础技术，如真空技术、制冷技术、精密机械、测量技术、生物医药等方面有相当基础，并已开展测量技术、生物医药等方面有相当基础，拓展冻干超细粉体技术的应用领域重在中药、保健食品领域，并研制出高档次、多品种的冷东干燥与超细粉碎设备，为国发经济发展服务。

（二）冷冻干燥技术在我国发展前景

冻干食品由于采用当今食品加工中的高新加工技术，使得冻干食品集方便、天然、可保藏性于一体，既保留食物原有的色泽、味道，又最大限度的保留了食物中的天然营养成份。国外冻干食品市场畅销两旺也说明了这一点。而就国内来说，我国有丰富的原料供应地，侧如我国的香菇、草菇、侧耳、术耳等食用菌年产量达58．5万吨，占世界总产量的29．1％。而我国生产的冻干食品如冻干野菜、葱、姜、冻干菇、冻干虾仁等在日本、美国、德国市场成为抢手货。

同时，应该看到冻干技术与其他技术的联合应用，大大提高了生产效率和产品质量，使冻干食品具有更广阔的前景。如为加快升华速度，可利用微波源工作提供热量。普通加热方式总是要靠内外温度梯度来传热，因此表面温度高于内部温度，食品物料导热系数都很低，传热速度很慢。而微波加热属介电加热，物料整体同时吸收能量，尤其对于多数食品，主要微波能量都被水分吸收，干的部分却不受影响，这就使物料升温一致，不易出现过热现象。另外，微波加热不受真空状态的限制，加热效率很高，这也是微波冻干的最大优势。

随着我国人民生活水平的提高和消费观念的改变，冻干食品以其方便性和营养性，必将得到国人的喜爱。快餐业的发展对方便冻干食品需求也越来越大，可以说我国发展冻干食品市场前景非常广阔。

四、结束语

随着冻干技术的发展，今后在医药、保健食品、日化、生物工程领域中的应用面将会越来越大，所起的作用将会越来越重要。

五、参考文献

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