真空冷冻干燥技术原理简介及发展

一、   真空冷冻干燥的定义与优点：

定义与优点：制品经*冻结，并在一定的真空条件下使冰晶升华，从而达到低温脱水的目的，此过程即称为冷冻干燥（Freeze-drying），简称冻干。

冻干的固体物质由于微小的冰晶体的升华而呈现多孔结构，并保持原先冻结时的体积，加水后极易溶解而复原，制品在升华过程中温度保持在较低温度状态下（一般低于-250C），因而对于那些不耐热的物质，诸如酶、激素、核酸、血液和免疫制品等的干燥尤为适宜。干燥的结果能排出95~99%以上的水份，有利于制品的*保存。制品干燥过程是在真空条件下进行的，故不易氧化。针对部分生化药物的化学、物理、生物的不稳定性，冻干已被实践证明是一种非常有效的手段。随着生化药物与生物制剂的迅速发展，冻干技术将越来越显示其重要性与优越性。

食品冻干原理：水（H2O）在不同压力和温度下，可呈现固态（冰）、液态（水）和气态（蒸气）。由液态转为气态称为“蒸发”，由固态转为气态称为“升华”。要实现升华必须具备一定的条件，对于纯水来说，这个条件大致是：压力低于610Pa，温度低于0℃。由于食品中存在的水不是纯水，所以升华的条件略有差异。利用这个原理，人们只要预先将食品冻结好，再建立低气压条件，并提供适当的升华潜热，则食品中的冰即可升华而被脱除掉，这样就可获

①干燥在低温下进行，因此对热敏性物质特别适用，使其不致变性或失去活力。

②在低温下干燥，物质中挥发性成分损失少。

③微生物生长和酶作用无法进行，能保持原来性质状态。

④在真空条件下干燥，氧气极少，易氧化物质得到了保护。

得冻干食品。

二、冻干食品的品质：

冻干食品除易于*贮存和便于长途运输外，还有许多*的优点：保鲜保营养。由于在低温和低气压（缺氧）条件下生产，能有效地防止物料中某些成份的分解或氧化，也能抑制微生物和酶的有害作用，从而保持了食品的新鲜度和营养成份。
形、色、味不变。在升华过程中，水以分子状态由表及里逐步被脱除掉，不破坏组织结构，不带走天然色素和芳香物质，因而形、色、味都几乎和鲜品一样。

复水性好。在升华过程中，食品中的冰晶位置形成了似海绵那样的微孔，因而冻干食品浸入水中后，很快便能吸水复原，好似鲜品。

食用方便。由于已洗切好，而且复水极快，因而直接食用或烹调都极为方便。

可冻干的食品 ：几乎所有含水的食品都可以进行冻干，但对某些糖分含量或胶质含量过高的食品以及共晶点温度过低的食品，冻干都相对困难。可冻干的各类食品，举例如下：

○ 蔬菜类：香葱、胡萝卜、大蒜、洋葱、生姜、辣椒、山药、菠菜、菜花、青豆、食用菌等。
○ 水果类：苹果、桃、梨、杏、红枣、草莓、香蕉、菠萝、哈密瓜等。
○ 肉类：牛肉、羊肉、猪肉、鸡肉、蛇肉、甲鱼等。
○ 水产类：鱼片、虾仁、蟹肉、墨鱼丝、银鱼等。
○ 方便食品类：方便面辅料、牛肉面辅料，肉丸、汤料、宠物饲料等。
○ 速溶饮料类：咖啡、牛奶、豆浆、果汁、蜂王浆等。
○ 调味品类：各种烹调用调味品。
○ 医药类：鹿茸、鹿血、蚯蚓、蝎子、土鳖、人参、党参、当归、大黄、各种保健食品等。

三、食品真空冻干详解

冻干食品是将新鲜食品快速冷冻后，送入真空容器中脱水而成，在真空条件下，水分由固态冰升成气，从而使物料脱水干燥。用冻干工艺制成的食品，不仅色、香、味、形俱全，而且保存了食品中的维生素、蛋白质等营养物质。食用前，稍微加工，几分钟内就会复原为新鲜食品。

冻干食品不要冷藏设备，密封包装后，可在常温下*贮存、运输和销售，三五年内不变质。由于冻干食品有5％含水量，质量好、重量轻，可大大降低其经营费用。例如，蕃茄酱经冻干工艺加工后，1000克新鲜蕃茄酱可加工出冻干蕃茄酱粉320克，一加水即复原为蕃茄酱。深受人们喜爱。如今，冻干蕃茄酱已成为蕃茄酱的换代产品。

在真空冻干食品的生产中，一般有选料、清洗、切分、漂烫、杀菌等工序。它要清除附着在根茎叶的虫和卵以及泥沙，用磁场除去金属杂物，用静电除去毛、鳞片等异物，避免加热过度，无论蒸煮还是浸渍，都要按工艺要求去办，只有把好前处理关，才有可能产出高品质冻干食品。对前处理的物品进行速冻，冻结得越快，物品中结晶越小，对物品结构组织破坏就小。冻结时间短，蛋白质在凝聚和浓缩作用下，不会发生质变。

速冻后的食品须迅速进行真空升华干燥，要求真空度很快达到升华压力，并及时供给升华热能来维护升华温度不变，一般采用辐射加热。

冻干食品呈多孔状，组织表面比原来扩大100~150倍，因此与氧气接触的机会增加，从低温低压下恢复常压时，应在氮气环境中进行。粉碎、包装应在相对湿度30~40％、温度25℃以下进行。为保持干制食品含水5％以下，包装内应放入干燥剂以及吸附微量水分。包装材料应选择透气性差、强度高、颜色深为好。

冻干技术可加工各种蔬菜、水果、鱼肉、方便面、调味品以及咖啡、茶叶、中药等。

冻干食品生产线包括前处理、速冻、升华干燥和包装等环节。为了给速冻库和升华干燥仓创造正常工作条件，必须配套制冷系统、加热系统、设备监控系统和物料运输系统，还要配套蒸汽锅炉和循环水。冻干生产线的zui关键设备是升华干燥仓，它是一个很大的卧式圆筒，筒内装有多层加热器，料盘插进多层加热架之间。料车沿天轨从前处理间（装料）、经速冻库（速冻）和干燥仓（升华干燥脱水）到包装（卸料），再沿天轨回到前处理间。这样循环运料，非常便捷、卫生而安全。水汽冷阱装置于加热架两侧（或独立于仓外），加热架上的加热板，经过专门的表面处理，能以辐射方式向物料传递热能（升华热）水汽冷阱能快速捕获由物料升华出来的水汽。将一个干燥仓的料由速冻库运进干燥只需5分钟，从而保证冻料不融。

我国是农业大国，有丰富的蔬菜、肉食及水产资源，将此类食品资源加工成冻干食品，采用国产的冻干加工设备，其价格仅为进口设备的1／4。抓住西部大开发的机遇，开发冻干蔬菜、冻干牛肉干等大宗食品出口，是一项前景看好，利润大，风险小的出口创汇项目。*以来，我国的农牧产品一直徘徊在出口原料或初级加工阶段，给人一种技术含量低的总体感觉。通过开发冻干蔬菜和肉食等，将提高我国出口食品的档次，获得较高的附加值（每公斤冻干菜按品种为100元~300元）。我国各地都有一些当地的名优特产品，经过用冻干工艺加工后，就成为高档脱水的名优特产品。