真空冷冻干燥技术在方便水饺中的应用

粮食加工

2010年第35卷第4期

收稿日期：2010－04－18

作者简介：朱克庆（1949-），男，教授，主要从事粮油食品机械教学和

研究工作。

在真空冷冻干燥过程中，由于食品在低温、缺氧和避光条件下失去水分，干燥后的食品基本上保持了原新鲜食品的色、香、味、形及有效成分。保证食品中蛋白质、维生素等各种营养成分，特别是易挥发热敏性成分不损失，才能最大限度地保持原有的营养成分，有效地防止干燥过程中的氧化、营养成分的转化和状态变化。冻干制品成海绵状，无干缩，复水性极好，食用方便，包装后可在常温下长时间保存和运输，复水后近似于新鲜食品。所以真空冷冻干燥法是目前所有干燥方法中最先进的一种方法，无需任何添加剂和防腐剂，能够保持新鲜食品原有的生物活性及有效成分的最佳保鲜状态。冷冻干燥水饺、馄饨（以下简称冻干水饺）是经多年研究开发出的一种新型方便绿色生态食品,采用非油炸干燥工艺，利用最先进的冷冻干燥工艺技术，结合传统的配制方法而制成。不但继承传统饺子(或馄饨)的诸多优点，而且不含任何化学合成防腐剂和人工合成色素，口味纯正，食用方便卫生，非常便于市场流通。

1真空冷冻干燥技术的工作原理及设备1.1

工作原理

真空冷冻干燥技术是一种特殊形式的干燥方

法，在绝对压力610.5~1.013×105Pa 的真空干燥中，物料中的水分是在液体状态下转化为水蒸气的，该种方法可以达到低温和缺氧状态下干燥的目的。

水（H 2O ）有3种相态，即固态、液态和气态，3种相态既可以相互转换又可以共存，图1为水（H 2O ）的相平衡图。图1中OA 、OB 、OC 三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸气、冰和水蒸气两相共存时水蒸气

真空冷冻干燥技术在方便水饺中的应用

朱克庆，吕少芳

（河南工业大学主食工程研究所，郑州450052）

摘要：真空干燥首先是将新鲜食品（物料）冻结，然后放在一个密闭的容器内，在高真空条件下建立一个特定

的温度环境，使食品中的水分不经过冰的融化，直接以冰晶态升华为水蒸气，从而使物料达到干燥的目的。阐述了该项技术及特点在冷冻干燥方便水饺中的应用。

关键词：真空冷冻；干燥技术；方便水饺中图分类号：TS 201.1

文献标志码：B

文章编号：1007-6395(2010)04-0046-02

与温度之间的关系，称为融化曲线、汽化曲线和升华曲线。O 点称为三相共点，所对应的温度为0.01℃，水蒸气压为610.5Pa ，在这样的温度和水蒸气压下，水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。真空冷冻干燥的原理是基于水的三相图，在水的三相点压力（610.5Pa ）以下，固态的冰可以直接升华为水蒸气，如果此时对冰等加热升温，冰即可吸收升华热而成为气态，从而使物质脱水，因是在水的三相点以下区域内进行的低温低压干燥，故也称为冷冻升华干燥。

图1水的三相平衡图

真空冷冻干燥技术就是要提供水在三相点以下的条件，包括：冷冻温度在物质共晶点以下（由于食品所含水分是与无机盐、维生素等物质共存的，因此，各种食品共晶点温度比纯水的三相点温度低），加热温度在被干燥物质的最高允许温度以下，工作真空度在冻结物质温度的饱和蒸气压以下，水分捕集温度（冷阱温度）在工作真空度的饱和温度以下。

要维持升华干燥的不断进行，必须满足两个基本条件，即热量的不断供给和生成水蒸气的不断排除。在干燥开始阶段，如果物料温度相对较高，升华所需要的潜热可取自物料本身的显热；但随着升华的进行，

物料温度很快就降到与干燥蒸气分压平衡

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的温度，此时，若没有外界供热，升华干燥便停止进行。在外界供热的情况下，升华所生成的蒸气如果不及时排除，蒸气分压就会升高，物料温度也随之升高，当达到物料的冻结点时，物料中的冰晶就会融化，冷冻干燥也就无法进行了。它在低气压下把冷冻和干燥结合起来，可以制得无变形、无损伤、易挥发、成分损失较少的稳定的生物物料，这就实现了最好的保存状态。

1.2真空冷冻干燥设备

真空冷冻干燥设备是由一台或多台冻干机及相应的制冷系统、真空系统、热媒循环加热系统、水汽凝结器、除霜系统、电气控制系统、物料运输系统等组成。

2冻干方便饺子干燥的原理和特点

2.1冻干方便饺子干燥的原理

基于图1水的三相平衡图可知，O点是压力610.5Pa、温度为0.01℃的三相共点，0℃为升华线，只要压力在三相点压力之下，物料中的冰晶则可以不经过液态而直接升华为水蒸气。根据这个原理，就可以先将已经熟化的水饺由装盘开始输送到速冻隧道速冻设备冻结至冰点之下，（预冻工艺直接影响着的水饺品质，要根据被冻水饺的共晶点温度，选择预冻温度，根据被冻水饺的皮、馅结构、形状和大小，选择冻结时间和预冻速率），使水饺的水分变为固态冰后，进入到真空系统，将冰晶直接升华为蒸气而被及时除去。升华干燥在真空装置中进行，因而在升华干燥过程中保持合适的真空度是十分重要的。抽空机组可在15min以内将干燥仓内真空度从大气压抽至133Pa，以避免水饺表面溶化；维持机组确保在整个冻干过程中，仓内真空度维持在工艺所要求的真空度13～133Pa内。

为了提高升华速度，缩短产品冻干时间，需要适当提高升华的温度、传热系数以及减少水蒸气的逸出阻力。但升华时温度要受到制约：水饺冻结部分的温度应低于共晶点温度，否则冻结部分将融化。已干燥部分构成的骨架，其刚度下降，变得有粘性而塌陷，封闭了已干燥部分的海绵状微孔，阻止了升华继续进行，这时如果供热过量，产品将被融化塌架。

升华中热量的获得是由干燥箱中的加热板以辐射的形式传导给水饺的，加热板的温度是根据水饺的允许最高温度以及传热系数，按照干燥过程的冻干曲线而精心控制的，选择合适的曲线是水饺冷冻干燥工艺的关键。

2.2冻干方便饺子干燥的特点2．2．1保持原有新鲜食品的形态

在冷冻干燥过程中，水饺中的水分是由冰转化为水蒸气，根据平衡原理，供给冰结晶升华的热量，只能使冰升华，不会导致水饺温度升高，所以，水饺不会发生干缩和干裂现象；另外，水饺中的水分在干燥之前，已冻结成冰晶，溶于水中的无机盐被均匀地分配在水饺中。当冰结晶升华时溶于水中的溶解物质就地析出，避免了一般干燥方法中因物料内部水分向表面迁移所携带的无机盐在表面析出而造成水饺表面的硬化现象。冷冻干燥的水饺由于是在冰结晶状态下干燥，其内部组织呈海绵状多孔结构，孔多，且分布均匀，并无堵塞。多孔性是由于在干燥升华脱水以前水饺先经冻结，已形成稳定的固体骨架，冰升华后留下的孔隙造成的，不会使水饺软化或融化而出现热缩性，干水饺不失原有的固体结构，保持着原有形状。多孔结构的制品具有很理想的速熔性和快速复水性，可以在极短之内，恢复到冻干前状态。

2.2.2营养成分风味基本保持不变

高温、氧化、光等作用下的干燥极易使食品中的化合物、脂肪、蛋白质和维生素等成分产生不同程度的消耗和破坏。在冷冻干燥过程中，由于水饺处于低温、低氧、避光等环境中加工，无论是碳水化合物、脂肪、蛋白质或者维生素，其损耗都小，因此冷冻干燥加工的制品可以最大限度地保留水饺原有营养成分和芳香。因冷冻干燥的产品，产生褐变和非酶褐变的程度都很低，所以冷冻干燥的水饺在复水后，内馅几乎保持了原来的色泽，风味损失少，有效物质保存完好，口味新鲜，基本保持了原产品的风味。

2.2.3保存方便、便于运输

在常温下，冻干水饺采用真空包装，保质期可达2~3年，且重量轻、便于运输。

3结论

（1）利用该项技术已批量生产出方便饺子(馄饨)，产品达到如下理化指标：①产品最终水分≤6%;

②85℃以上热水浸泡复水时间≤8min即可食用，浸泡20min不混汤、不烂皮，达到或接近鲜食饺子(馄饨)的品质;③产品保持期≥10个月;④酸价值（mg/100g）≤3;⑤过氧化值（mg/100g）≤0.2。

（2）方便饺子、方便馄饨在我国市场上还是个空白，在目前提倡绿色消费、健康消费的环境下，冻干水饺使我国方便食品又增加了一个新品种，而且也因它营养结构均衡合理，有效物质保存完好，口味新鲜、型式多样等优点具有广阔的市场前景。

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