食品真空冷冻干燥技术研究.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES8页第PAGE\*MERGEFORMAT8页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT8页食品真空冷冻干燥研究付西光,董英,马海乐(江苏理工大学生物与环境工程学院,江苏镇江212013)摘要:真空冻干技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,因其产品具有绿色、方便、保健功能,使该技术日受关注．文中阐述了冻干机理与工艺,通过真空冻干与热风干燥产品品质的比较,阐明冻干食品的特殊性,并从设备、工艺及特性三个方面指出真空冷冻干燥存在的问题．关键词:食品;真空;冷冻;干燥随着世界经济的发展,国内外食品市场上发生了很大的变化．其主要特点是无污染的天然绿色食品、高质量的合成功能食品、花样品种繁多的快速方便食品走俏市场．食品除了具有营养,供给人体活动所需能量的功能外,又附加了两个功能,即保健和防病治病的免疫功能．人们在追求食品的色、香、味及口感外,还追求其易食性[1,2]．冻干技术能很好地吻合“绿色食品”、“方便食品”和“保健食品”的三大发展趋势,因此,应积极发展冻干食品工业．在一些发达国家,80%～90%的食品属于方便食品或合成功能食品,仅日本市场上销售的保健食品就有2000多种,欧美国家中可达5000余种[2,3]．中国是一个农业大国,很多农产品的产量在世界上均名列前茅,农业在国民经济中的地位十分重要．但是落后的加工技术大大限制了中国农产品的产后加工技术,阻碍了农产品的商品化的进程,严重影响了中国农业的效益．可以肯定,随着世界经济的不断发展,生活节奏的逐步加快,人们对各种合成食品、快速方便食品的需求量也在迅速增加,特别是对这些食品的质量和花色品种的要求也愈来愈高．显然,这为农产品的深加工、精加工提供了广阔的市场,为提高农产品的效益创造了很好的条件．真空冷冻干燥技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,同时也是干燥方法中设备最复杂、能耗最大、干燥成本最高的一种方法[4-10],但由于其干燥产品的特殊性:冻干食品具有复水性能佳、色泽保持好、营养成分损失少、产品重量轻、便于携带运输、易于长期保存,在品质上远优于其它干制食品的显著优点,使其成为干燥技术研究和发展的前沿[11-13]．1真空冷冻干燥原理及工艺过程1．1干燥原理真空冷冻干燥是将含水物料冻结后,在真空环境下加热,使物料中水分直接升华除去,从而使物料脱水获得冻干制品的过程．真空冷冻干燥属于物理脱水,理解其过程应从水的三相平衡图开始．如图1所示,ＡＢ、ＡＣ和ＡＤ线分别称之为升华曲线、溶解曲线和汽化曲线;三线交点Ａ为固、液、气三相共存的状态,称为三相平衡点,其温度为0.0098℃,压力为610Ｐａ,箭头1、2、3分别表示冰升华成水蒸气、冰融化成水和水气化成水蒸气的过程．升华现象是物质从固态不经液态而直接变成气态的过程,由该图可知,当压力低于610Ｐａ时,不论温度如何变化,水的液态都不能存在,这时如果对冰进行加热,冰只能越过液态直接升华成气态,真空冷冻干燥就是基于此原理．1．2工艺流程食品真空冷冻干燥工艺流程通常包括:预处理→预冻→干燥→后处理(1)预处理其目的是保证优质原料以及利于冻干与贮藏．对于固态食品,应进行清洗、筛分、漂烫、切分．清洗与筛分是保证冻干原料为合格品;漂烫是钝化酶活性的最有效方法,同时漂烫也能除去部分水,以减少干燥负荷;切分利于包装、食用,同时切分尺寸及切口方位也会影响冻干速率．对于液态食品,应进行灭菌与浓缩,浓缩利用真空或冻结方法进行,浓缩程度合理与否,将直接影响冻干速率及生产效率．(2)预冻冻结的速率与最终温度影响真空冻干食品的质量与冻干速率．目前研究认为[14-16],速冻有利于细胞结构的食品,可保持细胞壁的完整及避免细胞内有机液外溢．但速冻不利于液态食品,速冻易造成玻璃状冻结体,使冻干极难进行．最终温度通常取其共晶点以下5～10℃,过高或过低将严重影响食品质量与能耗．(3)干燥真空冻干的干燥阶段通常分为两段,即升华干燥段与解吸干燥段．升华干燥除去所有的冰晶体(物料中的自由水),约占总含水分的80%～90%,它是冻干过程的主体,这一过程以冰晶不融化为前提．解吸干燥除去物料固形物的物理、化学吸附水,这部分水分约占10%左右,这一过程以物料不过热变质为前提,为了获得理想的最终水分,此过程中冻干室的压强应更低一些,以保证脱除与固体结合较强的吸附水[17-19]．至此,物料中的水分已达到要求,完成物料的冻干．(4)后处理该工艺是将已冻干的物料,进行后期加工处理的过程．冻干食品是多孔疏松状,表面积大,易吸湿与破碎