真空 冷冻干燥技术及其在果蔬加工中的应用

真空冷冻干燥技术及其在果蔬加工中的应用

摘要：中国是世界蔬菜生产大国，并且水果以鲜食为主，发达国家70%水果都经过了加工处理，随着果蔬加工的飞速发展，真空冷冻干燥作为果蔬加工中不可缺少的环节，同时被广泛应用于果蔬干制中。本文主要介绍了真空冷冻干燥技术的原理和特点、主要设备、生产线的配置，综述了果蔬冻干的生产工艺、操作要点、国内外的发展现状及其在果蔬加工方面的应用。

关键词：真空冷冻干燥技术，优点，应用，果蔬加工应用。

Abstract: China is the world's largest producer of vegetables, and fruit with fresh based, developed countries 70% fruit after processing, with the rapid development of fruit and vegetable processing and vacuum freeze drying as a fruit and vegetable processing is an indispensable link. It is also widely used in fruit and vegetable of dried. Are introduced in this paper the principle of the vacuum freeze drying technology, main equipment and production line configuration, summarizes the fruits and vegetables freeze-dried the production process, operation points, advantages and disadvantages, domestic and foreign development status and its application in the processing of fruits and vegetables.

Key words: vacuum freeze drying technology, advantages, application, application of fruit and vegetable processing.

1、引言

中国是世界果蔬生产大国，苹果产量达1700多万吨，居世界第一位，柑橘产量为1000万吨，居世界第三位。但中国人均水果占有量仅为发达国家的七分之一，且中国水果以鲜食为主。据了解，目前中国果蔬加工量不及l0％，而发达国家70％以上的果蔬都经过了加工处理。随着果蔬加工的飞速发展，干燥作为果蔬加工中不可缺少的环节更将被人们所关注常压高温干燥、真空干燥、微波干燥等都有应用，而相比之下，真空冷冻干燥作为干燥中的重要手段将被更广泛地应用于果蔬干制中。

真空冷冻干燥简称冻干，是指将含水物料冷冻成固体，在低温低压条件下利用水的升华性能，使物料低温脱水而达到干燥目的的一种干燥方法。经真空冷冻干燥后的物料，其物理、化学和生物状态基本不变，物质中的营养成分损失很小，结构呈多孔状，其体积与干燥前基本相同，具有理想的速溶性和快速复水性，广泛应用于生物工程、医药工业、食品工业等众多行业。在整个冻干流程中，冻干工艺是最为关键的工艺，冻干机是最为关键的核心设备，因此做好冻干制品的关键集中体现在冻干工艺和冻干机技术。

2、真空冷冻干燥原理、冻干过程及组成

2.1原理：

食品脱水，一般采用两种方式，一种是加热蒸发，另一种是冻结升华。采用冻结升华方

式时，水在不同压力和温度下，可呈现为固态(冰)、液态(水)和气态(汽)。升华具备一定的条件，对纯水来说，这个条件大致是气压低于600pa(低真空)，温度低于0℃。食品中含的不是纯水，升华的压力和温度都有所降低。而真空冷冻干燥就是采用这种速冻升华脱水的办法。只要预先将食品速冻到共熔点温度以下，然后对盛装食品的容器抽真空，则食品中的冰即可升华而脱出，从而得到干燥脱水食品。冻干过程是由周围逐渐向内部进行的，干燥层逐渐增厚，并形成多孔结构。升华吸热，需要在最后阶段补充热量，通过干燥层不断传递给冻结部分，在干燥与冻结分界的升华面上，水分子得到加热后，脱离升华面，沿毛细孔跑到周围环境中，而周围环境中的气压因低于升华面上的饱和蒸汽压，这样就造成一个小分子向外迁移的动力。在干燥过程中,食物必须处于真空冷冻状态，且需维持物品温度低于三相点温度。

2.2冻干过程：

根据其原理，真空冷冻干燥工艺的冻干过程可分成预冻、升华干燥和解析干燥3个阶段。

预冻：该过程固化了物料中的自由水，是为了保证物质的主要性能不变，并且使干燥后的产品形态与干燥前相同，防止物料在抽真空干燥时起泡、收缩或溶质移动。升华干燥（又称为第1阶段干燥）：是将冻结后的产品置于密闭的真空容器中加热，其中的冰晶就会升华成水蒸气逸出，从而使物料脱水干燥。此阶段能除去全部水分的90%左右。解析干燥又称为第2阶段干燥：是将物料的毛细管壁和极性基团上吸附的小部分水分蒸发，这部分未被冻结的水属于结合水，能量很高，因而此阶段要尽量提高干燥温度且保持冻干室的高真空。经过第2阶段干燥，产品中含水量在0.5%～4%。

2.3组成：

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。

3、真空冻干技术的优点及应用

3.1冻干燥与其他干燥方法相比有着显著的优点：

（1）干燥在低温下进行，对热敏性物质特别适用，使其不致变性或失去活力；

(2)冻干食品中的营养成分和风味物质损失少，可最大限度地保留食品原有的营养、味道、芳香和颜色；

(3)真空低温下微生物生长和酶作用无法进行，使物料保持原来性质状态;

(4)在真空条件下，易氧化物质得到了保护；

(5)物质在冻结下干燥，干燥后体积几乎不变，不会发生收缩现象，物质呈疏松多孔海绵状，加水后溶解迅速，几乎立即恢复原来性质，其品质与新鲜品基本相同或完全相同；

( 6 ) 干燥时排除9 5 % 以上的水分，制品重量轻，适合于长途运输。常温下可存放 3～5 年，若采用真空或充氮包装可保存数 10年。冷冻干燥食品除了在航天、航海、军事、野外作业等特殊环境下发挥作用外，正广泛运用于方便食品、保健食品以及儿童食品生产。

3.2真空冻干技术的应用