食品真空冷冻干燥技术课件.ppt

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1、第5章食品真空冷冻干燥技术5.1真空冷冻干燥基本原理和过程5.2食品真空冷冻干燥设备5.3食品真空冷冻干燥工艺第5章食品真空冷冻干燥技术真空冷冻干燥是先将湿物料冻结到共晶点温度以下，使水分变成固态的冰，然后在适当的温度和真空度下，使冰升华为水蒸气，再用真空系统的捕水器（水汽凝结器）将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动的过程。冷冻真空干燥是一种常用的物质干燥方法5.1.1真空冷冻干燥基本原理水的平衡相图生产中采用真空冷冻技术对固体湿物料的干燥，通常是除去物料中的水分。因此，要了解真空冷冻原理，首先须了解水的有关物性。冰(s)水(l)水蒸气(g)熔化气化凝固液化

2、升华凝华5.1真空冷冻干燥基本原理和过程5.1.1真空冷冻干燥基本原理1.水的平衡相图物质的聚集态由一定的温度和压强条件决定，分子间的相互位置随这些外部条件的改变而改变。O点是固液气三相共存的状态点，称为三相点，其温度为0.01°C,压强为610Pa。水的相图冰的饱和蒸汽压变化5.1.1真空冷冻干燥基本原理升华曲线是固态物质在温度低于三相点时温度的饱和蒸汽压曲线。冰的温度不同，对应的饱和蒸汽压也不同，只有在环境压强低于对应的冰的蒸汽压时，才会发生升华。5.1.1真空冷冻干燥基本原理在三相点以下，不存在液相。若将冰面的压力保持低于610Pa，且给冰加热，冰就会不经过液相直接变为气相，这一过

3、程为升华。升华相变的过程一般为吸热过程，这一相变热称为升华热。冰的升华热为2.84KJ/kg，约为融化热和汽化热之和。真空冷冻干燥就是先将固体湿料冷冻到“三相点”以下，使湿料中的水分变成固态（冰）；然后在真空环境下加热，使冰直接升华为水蒸气逸出；并通过不断移走水蒸气，使物料脱水而干燥。即：湿物料预冻升华干燥冻干产品水分(物料冻结)(除去结晶水)解析干燥(除残余水分)真空冷冻干燥流程框图真空冷冻干燥原理冷冻真空干燥优点1、因物料的干燥是在真空条件下进行，系统中高度缺氧，能较好地抑制微生物的生长，使易氧化的物料受到较好的保护。2、由于物料的干燥是在冷冻下进行操作，物料中的水分由冰直接升华为水

4、蒸气被移出，使得物料中的一些挥发性成分或营养成分损失很小，比较适合一些生化制品或食品的干燥。5.1.1真空冷冻干燥基本原理3、真空冷冻干燥是在较低温度（低于水的冰点）下进行操作，对于许多热敏性物质的干燥特别适用。例如，对蛋白质、微生物等物质，采用真空冷冻干燥不会发生变性或失去生物活性。因此在医药上得到广泛应用。冷冻真空干燥优点4、物料在真空冷冻操作下干燥，可排出物料中95%-99％左右的水分，使得到的干燥产品不易收缩，不易变质，能较好地保留物料的构造（营养纤维和固状物），使其加水后能迅速水化，恢复原来的性状。因此，采用真空冷冻干燥方法生产的食品更接近新鲜食品的风味。冷冻真空干燥优点冻干蔬

5、菜冻干香蕉冷冻真空干燥应用生物制品方面疫苗、诊断制剂、血清制品等的冻干医药工业方面抗生素、维生素、酶制剂、血液制品等的冻干食品和化学工业方面速溶咖啡、果汁、催化剂等的冻干5.1.1真空冷冻干燥基本原理5.1真空冷冻干燥基本原理和过程5.1.2真空冷冻干燥基本过程食品物料真空冷冻干燥主要由以下几个过程组成：物料的预处理，物料的预冻，升华干燥，解吸干燥，封装和储存。5.1.2真空冷冻干燥基本过程1.物料的预处理在对食品冷冻干燥之前，必须对其进行一些必要的物理、化学处理，包括清洗、分级、切片、烫漂、杀菌、浓缩等。对于不同的食品，预处理内容也有所不同，食品冷冻干燥时，一般不加添加剂，在对药品和细

6、胞冷冻干燥之前，必须加一些添加剂，以保证冻干产品效果良好，保持药品的活性和保持细胞的存活。5.1.2真空冷冻干燥基本过程2.物料的冷却固化过程冷冻干燥的预备操作，也称为冻结或预冻。物料的冷却固化过程是将物料充分冷却，不仅要使物料中的自由水完全结成冰，还要使物料中其他部分也完全固化，使干燥后产品与干燥前具有相同的形态，防止真空干燥时起泡，浓缩，收缩和溶质移动等不可逆变化产生。物料的预冻可以在干燥箱内进行，也可以先在干燥箱外进行，再将已预冻的物料移入干燥箱内。2.物料的冷却固化过程（1）预冻温度冷却固化过程的最终温度应当是完全固化温度，它应低于物料的共晶温度，一般预冻温度要比共晶点温度低5—

7、10°C。2.物料的冷却固化过程（2）预冻速率冻结对冷冻干燥的影响主要是冻结速率。物料预冻时形成冰晶，冰晶升华后留下的空隙是后续冰晶升华时，水蒸气的逸出通道。当预冻速率较慢时，形成大而连续的六方体，冰晶在物料中形成网状的骨架结构。冰晶升华后，空出的网状通道空隙大，后续冰晶升华时，水蒸气逸出的阻力小，制品干燥快。（2）预冻速率当预冻速率较快时，形成的树枝形和不连续的球状冰晶升华后其通道小或不连续，水蒸气靠扩散或渗透方能逸出，因而干燥速