真空冷冻干燥技术在食品中的应用

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1、前言（引言）：真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下，使物料屮的水分变成固态冰,然后在较高真空环境下，通过给物料加热，将冰直接升华成水蒸气，再用真空系统屮的水汽凝结器将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品的技术。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行,物料中水分直接从固态升华为气态，因而可最大限度保持被干物料色、香、味、形状和营养成分，而且干燥后的制品呈多孔海绵状结构，极易溶于水（甚至在冰水中），能够迅速复原,密封包装后保存期长。目前，真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和动植物标本制作等领域有着广泛应用。在食品工业方面，尤

2、其在高价值食品和高附加值食品加工中，真空冷冻干燥是干燥技术领域科技含量高、涉及知识面广的一门技术，被认为是目前最优良、最为先进的干燥技术之一。rti于干燥过程是在低温、真空状态下进行，物料中的水分直接从固态升华为气态，因而可以最大限度地保持被干物料的色、香、味、形状和营养成分，而且复水性能好。由于该技术具有其他干燥方法所无法比拟的优点，目前，正逐渐应用于很多行业，尤其在食品工业方而。而该技术下的冻干产品能够很好地吻合“绿色食品"、“保健食品”、“方便食品''三大发展趋势,因此,冻干食品工业逐渐被人们所关注和亲睐。1.真空冷冻干燥设备食品用冻干设备己经实现了大型化，一般

3、都采用口动控制系统，同时为保证冻干产品的质量和节能，常采用冻干设备和其他干燥设备组合在一起的组合冻干设备，例如，喷雾冻干设备等等。1」真空冷冻干燥机主要由真空冷冻干燥箱、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。干燥箱是一个真空密闭容器，是干燥过程屮传热和传质的场所，他的性能好坏直接影响到冷冻干燥设备的性能。如果带有蒸汽消毒灭菌功能，冻干箱还应是一个低压内压容器。干燥室的形状主要有圆形和矩形两种。圆形干燥室操作容易、强度高、制作费用低，但其内部空间利用率低。真空系统包括机械泵（旋片式真空泵）和增压泵（罗茨真空泵）。真空泵用来抽除系统内空气水蒸汽。当真空泵

4、工作吋，打开隔离阀，真空干燥室内的空气及水蒸汽经过水蒸汽捕集冷凝器捕获后进入真空泵，由真空泵排气口排出系统外。为了防止经水蒸汽捕集冷凝器捕获后抽除的气体中仍含有极少量的水蒸汽进入泵内，系统配气镇阀。在真空泵的排气口装有油雾捕集器，以防止排出气体屮烟雾污染室内环境。冷阱的作用是将干燥室屮的水蒸汽冷凝吸附变成冰，以免进入真空泵，一方面可以减小真空泵的工作负担，另一方面能够保证干燥室具有较低的真空度。1.2真空冻结干燥设备系统组成真空冷冻干燥系统主要由制冷系统、真空系统、加热系统、干燥系统和控制系统等组成，冷冻干燥室:冷冻干燥室有卧式圆柱形、箱形等类型。干燥室要求能制冷到・

5、40°C或更低温度,又能加热到+50°C左右。干燥室设计有儿层至十儿层干燥搁扳，以放置儿十至数百只干燥盘。干燥室装有管道和真空阀门与低温冷凝器相连,以排除室内的水蒸汽，同时还有管道与交换器、制冷机相连，以获得物料冰晶升华所需要的热量和低温环境。低温冷凝器:低温冷凝器是一个密封的容器，用管路与制冷机、真空泵、热交换器相连，以获取低温真空环境和冷凝器内除霜的热量供给。冷凝器内的温度必须保持低于干燥室内物料的温度，一般冷凝器内的温度应保持在・40°C至・50°C左右，使大量的水蒸汽在冷凝器室屮凝结低温冷凝器还设有除霜装置、排出阀、热空气吹入装置等，用来融化凝结的冰霜和排出内

6、部水分，并将室内吹干。1.3真空系统由冷冻干燥室、低温冷凝器、真空阀门和管道、真空泵和真空仪表等构成冷冻干燥设备的真空系统，系统要求密封性能好。真空泵采用旋片式或滑阀式油封机械泵,也可采多级蒸汽喷射泵的真空系统和采用罗茨泵中间增压・水环泵机组真空系统。2.真空冷冻干燥工艺不同产品，由于其品种、成分、含水量、共品点和崩解温度等的差异，所需要的冻干工艺也不同。同一种样品，使用不同的冻干机或同一冻干机不同的装机容量，其冻干工艺也是有差别的。因此，研究各种物料的冻干工艺是真空冷冻干燥技术的关键。真空冷冻干燥一般分为三个阶段：预冻阶段、升华阶段和解析阶段C冻干工艺必须分段制定,

7、然后再连成整体，形成温度、压力和吋间关系曲线，即冻干曲线。每处理一种新产品，必须制定一次冻干曲线。2.1预冻阶段预冻温度必须低于物料的共晶点温度，最好低5°C〜10°C。物料的冻结过程是放热过程,需要一定时间。为使全部产品冻结，一般在产品达到规定的预冻温度后，保持2h左右的时间。冻结过程的关键在于控制食品的冻结速率。冻结速率直接影响干燥速率和产品质量。慢速冻结时，形成的冰品晶格较大，冰品呈六角对称型，有利于物料中冰品的升华，但产品品质差；而速冻形成的冰晶呈不规则树枝型或球型，间隙小，升华时阻力大，不利于冻干。所以,需要摸索出一个合适的冻结速率，以得到