本文基于真空冷凍干燥產(chǎn)品的市場現(xiàn)狀扼要分析了真空冷凍干燥技術(shù)在食品應(yīng)用中的注意問題；針對當(dāng)前國內(nèi)真空冷凍干燥設(shè)備加工能耗的問題，從食品真空冷凍干燥的前處理、預(yù)凍結(jié)、升華解析干燥、后處理等四個(gè)工藝階段探討了加工過程中的主要問題及因素，著重分析了預(yù)凍結(jié)工藝的預(yù)凍厚度、預(yù)凍溫度、預(yù)凍時(shí)間、預(yù)凍速率等主要參數(shù)及它們之間的關(guān)系，也著重分析了升華解析干燥工藝的產(chǎn)品升華溫度、加熱板溫度、干燥艙內(nèi)壓力、捕集器表面溫度等主要因素及它們之間的關(guān)系，通過本文的研究分析為食品生產(chǎn)企業(yè)真空冷凍干燥產(chǎn)品工藝的制定及食品真空冷凍干燥設(shè)備工程設(shè)計(jì)提供參考。

1.引言

　　目前，由于真空冷凍干燥技術(shù)賦予了產(chǎn)品相對于其他產(chǎn)品無可比擬的性能，使得凍干產(chǎn)品開始逐漸被越來越多的人青睞，但由于加工成本相對昂貴造成市場售價(jià)較高，使得凍干產(chǎn)品時(shí)下很難“飛入尋常百姓家”。而降低凍干產(chǎn)品加工成本的主要途徑一是凍干設(shè)備的制造企業(yè)根據(jù)國內(nèi)市場的具體情況在滿足設(shè)備質(zhì)量性能的前提下盡量選用國產(chǎn)的配套設(shè)備，以降低用戶的初期投入,還要優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和設(shè)備分系統(tǒng)的配置，主要從以上兩方面降低設(shè)備本身的運(yùn)行能耗。途徑二就是食品加工企業(yè)要在掌握凍干技術(shù)原理和凍干設(shè)備使用維護(hù)的基礎(chǔ)上盡量多做食品凍干過程工藝的研究，這樣不但可以降低設(shè)備的能耗，而且能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的凍干產(chǎn)品。下面就結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)談一下食品凍干過程工藝的研究供大家參考。

2.食品凍干的一般工藝流程

　　由于被凍干物料的品種、成分、形狀、狀態(tài)、含水率、共晶點(diǎn)、共熔點(diǎn)、崩解溫度等特性的不同，凍干工藝是不同的；對于同一種物料，由于凍干機(jī)結(jié)構(gòu)不同、極限真空度不同、加熱方式不同、干燥室容積不同、捕集器溫度不同、捕集能力不同，凍干工藝也不盡相同。因此對某種物料，測出共熔共晶點(diǎn)溫度，制定出工藝參數(shù)，給出凍干曲線，確定最佳工藝流程，將是保證凍干產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。

　　盡管各種物料、各種性能不同的凍干機(jī)，使得凍干工藝各不相同，但其冷凍干燥工藝都應(yīng)該包括前處理、預(yù)凍、升華解析干燥和后處理四個(gè)階段。

圖1-1 凍干工藝總流程框圖

2.1、食品凍干的前處理

2.1.1、固體食品

　　食品冷凍干燥前一般先將干燥原料洗凈，除去其不必要的成分，再整形調(diào)理等。

1）肉類食品

　　畜肉和魚肉由肌肉組織構(gòu)成，其主要成分為易變性的蛋白質(zhì)，夾雜由脂肪組織及1％的糖原，其余為水。畜肉中，長束狀圓柱狀纖維和結(jié)締組織一起構(gòu)成伸縮肌。魚肉組成和畜肉相似，只是纖維組成塊狀，各纖維塊之間是結(jié)締組織肌隔。因此，畜肉和魚肉中肌纖維的定向?qū)�熱量傳遞和蒸汽傳遞十分重要。

　　肉類凍干時(shí)一般不允許連骨帶脂一起干燥，因?yàn)楣穷^的干燥時(shí)間長，而脂肪組織在干燥時(shí)間長、干燥溫度高時(shí)就有可能融化，堵塞凍干層中的空穴，阻礙了蒸汽的傳遞。先將肉剔除脂肪，再沿垂直于肌纖維的方向切成薄片，使凍干時(shí)冰晶的升華界面的移動(dòng)方向與肉的紋理一致^[2~5]，有利于傳熱傳質(zhì)，且有利于凍干制品的復(fù)水。

2）果蔬類食品

　　各種果蔬，如蘋果、草莓、胡蘿卜、香菇、蘑菇等。凍干前需先經(jīng)挑選、漂洗、漂燙、冷卻等工序。

　�、� 應(yīng)選擇品種優(yōu)良、成熟度適宜、鮮嫩、大小長短粗細(xì)均勻的，注意輕拿輕放、不能損傷。因果蔬表面都貼有粘土、沙子、灰塵、農(nóng)藥及活物（菌、蟲），故應(yīng)認(rèn)真清洗。

　�、� 果蔬洗滌后，一般要在2%左右鹽水中浸泡20～30min，達(dá)到驅(qū)蟲目的，必要時(shí)可延長。浸過鹽水的蔬菜，需在清水中漂洗一次，以去除蔬菜表面的鹽水和跑出來的小蟲，并達(dá)到進(jìn)一步洗凈的目的。

　�、� 漂洗完畢后進(jìn)行漂燙，將果蔬放在沸水中或常壓蒸汽中一定時(shí)間使加熱均勻，來全部或部分地破壞果蔬中的酶類活性（如過氧化酶、過氧化氫酶等），以便保持果蔬的原有色澤和營養(yǎng)成分，并防止果蔬在冷藏過程中的變質(zhì)；同時(shí)漂燙還能消滅原料表面的微生物、蟲卵，除去果蔬組織內(nèi)的空氣，有利于減少維生素C 和胡蘿卜素的損失，并能排除果蔬中的部分水分。漂燙完畢后迅速放入低溫水中進(jìn)行短時(shí)間冷卻，然后取出瀝干。

2.1.2、液態(tài)食品

　　液態(tài)食品沒有固定的形狀，而含有大量的水。在將水脫除后即成為可復(fù)水的粉末。由于含水量高，將它們直接干燥成低水分含量的粉末，在經(jīng)濟(jì)上不合算。因此，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，凍干前應(yīng)先進(jìn)行濃縮。濃縮一般采用低溫真空濃縮[1]。

2.2、食品的預(yù)凍

　　它是經(jīng)前處理裝盤后的冷卻物料送至速凍機(jī)、冷凍隧道或凍結(jié)間按工藝要求凍結(jié)后，裝入干燥艙或放入低溫冷藏間儲藏備用。

2.2.1、預(yù)凍厚度

　　進(jìn)入冷凍干燥室預(yù)凍的物料應(yīng)冷卻、瀝干，然后用托盤盛放，應(yīng)盡量增大物料表面積，減少厚度，一般以不超過20mm 為宜，較松散物料厚度取較大值，較密實(shí)物料取小值。減薄物料的厚度，即可降低熱、質(zhì)通過干燥層的阻力，干燥速率增大。但是如果物料太薄，雖然縮短了凍干時(shí)間，卻導(dǎo)致了生產(chǎn)能力下降[2]；太厚則水蒸氣逸出阻力大，升華速率減慢，干燥時(shí)間延長，效率低。所以對不同品種應(yīng)考慮物料及冷凍干燥階段能耗和人力物力的消耗，選取一個(gè)最佳經(jīng)濟(jì)厚度。

2.2.2、預(yù)凍溫度

　　預(yù)凍溫度一般應(yīng)低于物料的共晶點(diǎn)溫度5～10℃。這是因?yàn)槲锪系睦鋬龈稍镞^程是在真空狀態(tài)下進(jìn)行的，只有物料中水分在全部凍結(jié)后才能在真空下升華。否則，若有部分液體存在，在真空狀態(tài)下會迅速蒸發(fā)，造成液體的濃縮，使冷凍干燥產(chǎn)品體積縮小，而且溶解在溶液中的氣體會在真空下迅速放出，使凍干產(chǎn)品鼓泡。預(yù)凍溫度避免過低或過高，造成能耗過高或影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2.3、預(yù)凍時(shí)間

　　物料在凍干室的凍結(jié)應(yīng)快速，一般1～2h 達(dá)到預(yù)凍溫度。通常的做法是在物料達(dá)到預(yù)凍溫度后，還需在此溫度下停留0.5～1h，而不是立即進(jìn)行升華干燥，這樣可以使物料凍透。

2.2.4、預(yù)凍速率

　　預(yù)凍速率直接影響干燥速率和產(chǎn)品質(zhì)量。在慢速冷凍條件下，由于細(xì)胞外溶液濃度低，結(jié)晶首先在細(xì)胞外發(fā)生，而此時(shí)細(xì)胞內(nèi)水分還以液態(tài)存在，因?yàn)樗�蒸氣分壓的關(guān)系，細(xì)胞內(nèi)的水分向細(xì)胞外已形的冰晶移動(dòng)，使冰晶體積增大且形狀不規(guī)則，分布不均勻。大冰晶對細(xì)胞組織造成機(jī)械損傷，使汁液流出，結(jié)構(gòu)破壞，制成品復(fù)原性差。而在快速冷凍時(shí)，食品組織內(nèi)冰層推進(jìn)速度大于水移動(dòng)的速度，冰晶分布接近食品中液態(tài)水的分布狀態(tài)，并且冰的結(jié)晶細(xì)小，制品復(fù)原性好。冰晶小，物料內(nèi)部孔隙小，不利于傳質(zhì)，干燥時(shí)間長；而冰晶大則干燥時(shí)間短[3]。在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，選取適當(dāng)?shù)念A(yù)凍速率。