真空冷凍幹燥技術食品領域應用

二十世紀三、四十年代，我國已有微生物學家用鹽水預凍，在蒸發器內(nei) 抽真空，用吸水劑的方法凍幹菌毒種作保存用。到五十年代初期，哈爾濱、鄭州和南昌等地的獸(shou) 藥廠開始生產(chan) 凍幹疫苗，並逐漸形成一定生產(chan) 能力。六十年代開始批量生產(chan) 凍幹疫苗及凍幹人血漿，並在製藥和食品工業(ye) 應用冷凍幹燥技術。

1965年北京人民食品廠用英國的試驗裝置對果蔬、肉類等品種進行凍幹試驗。1967年旅大冷凍食品廠試製成一台日產(chan) 500Kg的凍幹裝置並進行生產(chan) 。七十年代中期上海梅林食品廠建立了年產(chan) 300噸的食品凍幹車間。八十年代後，凍幹食品在我國有了較大的發展，青島市第二食品廠，引進了日本凍幹設備生產(chan) 凍幹香蔥、薑片等用於(yu) 出口。

我國在凍幹設備製造方麵的發展也十分迅速，1951年由武漢生物製品研究所陳疇等設計並由上海合眾(zhong) 機器廠（上海*冷凍機廠前身）zui先製造了一台9m²凍幹機。1972年上海醫用分析儀(yi) 器廠、天津實驗儀(yi) 器廠、南京藥械廠等仿製了一批中、小型凍幹機。1975年華中科技大學林秀誠、趙鶴皋等和湖北獸(shou) 醫生物藥品廠共同研製一台大型凍幹機，這是我國*台自行設計製造的能在凍幹箱內(nei) 進行自動加塞的凍幹機。

1983年上海醫械專(zhuan) 機廠為(wei) 廣西南寧獸(shou) 醫生物藥廠研製成功10m²獸(shou) 藥凍幹機。1984年浙江縉雲(yun) 電子技術研究所研製了小型半導體(ti) 凍幹機，華中科技大學利用R12/R13混合工質製冷係統，用單級壓縮實現-65℃的低溫並應用於(yu) 小型凍幹機。

1998年，煙台冰輪集團有限公司引進俄羅斯技術成功地研製了40m²的食品凍幹機。中國科學院蘭(lan) 州物理研究研發的DG係列凍幹機在食品凍幹設備中發展迅速，從(cong) 1996年～2001年間，共生產(chan) 了32套食品冷凍幹燥機。

在目前凍幹機的眾(zhong) 多生產(chan) 廠家中，其中上海東(dong) 富龍科技有限公司、北京鬆源華興(xing) 科技發展有限公司、上海浦東(dong) 冷凍幹燥設備廠三家在國內(nei) 的凍幹機*較高。

二十世紀八十年代初期，中國科技大學和天津石油化工公司利用凍幹技術開發新型高比表麵稀土鈣鈦礦型催化劑，是較早利用凍幹機進行納米材料製備的研究。二十世紀八十年代後期，國內(nei) 開始對食品凍幹工藝的研究。華中科技大學首先進行了大蒜凍幹的實驗研究；華南理工大學對新鮮蛇肉的凍幹工藝進行研究，製訂了凍幹曲線；華南理工大學對草菇凍幹過程壓力循環法進行研究，采用循環壓力法可使幹燥時間縮短和節能，華南理工大學還對菠菜的凍幹工藝進行了研究。上海理工大學則進行了蘋果、草莓凍幹過程的實驗研究，比較了不同的降溫速率、真空度、加熱溫度和冷阱溫度對冷凍幹燥過程的影響。此外，東(dong) 北大學進行了凍幹大鼠皮膚以及凍幹家兔眼角膜複水再植的試驗研究，武漢大學中國典型培養(yang) 物保藏中心為(wei) 有效保存嗜鹽古細菌，對其凍幹條件進行優(you) 化，並研究了海藻糖對嗜鹽菌的凍幹保護作用。

隨著生活水平的不斷提高，人們(men) 對消費品的品質將提出更高的要求，環保意識、健康意識在進一步加強，對於(yu) 各類藥品、保健品及凍幹食品的需求將越來越大。而為(wei) 不斷滿足各類藥品，生物保健品，凍幹食品以及固體(ti) 微粉製備的需要，特別是生物工程的發展又將帶來研製新藥和生物類藥物的新高潮，這一切都將有力地推動真空冷凍幹燥技術的進一步發展，使其應用規模不斷擴大、應用領域不斷擴展。

冷凍幹燥的原理
真空冷凍幹燥是先將濕料凍結到共晶點溫度以下,使水分變成固態的冰,然後在較高的真空度下,使冰直接升華為(wei) 水蒸氣,再用真空係統中的水汽凝結器將水蒸氣冷凝,從(cong) 而獲得幹燥製品的技術。幹燥過程是水的物態變化和移動的過程。這種變化和移動發生在低溫低壓下。因此，真空冷凍幹燥的基本原理就是低溫低壓下傳(chuan) 質傳(chuan) 熱的機理。

冷凍幹燥的優(you) 點
（1）  冷凍幹燥在低溫下進行，因此在對於(yu) 許多熱敏性的物質特別適用。如蛋白質、微生物之類，不會(hui) 發生變性或失去生物活力。
（2）  在凍幹過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行。因此能保持原來的性狀。
（3）  在低溫下幹燥時，物質中的一些揮發性成份和受熱變性的營養(yang) 成分損失很小，適合一些化學製品、藥品和食品的幹燥。
（4）  由於(yu) 在凍結的狀態下進行幹燥，因此製品的體(ti) 積、形狀幾乎不變，保持了原來的結構，不會(hui) 發生濃縮現象。幹燥後的物質疏鬆多孔，呈海綿狀，加水後溶解迅速而*，幾乎立即恢複原來的性狀。
（5）  在真空下進行幹燥，物料處於(yu) 高度缺氧狀態下，容易氧化的物質得到了保護。
（6）  幹燥能排除95-99%以上的水份，使幹燥後產(chan) 品能長期保存而不變質。
 

凍幹食品的特點：

1、冷幹食品zui大限度地保留了新鮮食品的營養(yang) 成分及色、香、味。凍幹食品的幹燥是在低溫和真空狀態下進行的，使一些熱敏性和極易氧化物質的損失大大減少，zui大限度地保留了食品中的各種營養(yang) 成分。

2、凍幹食品不失原有食品的骨架結構，保持了食品原有的形態。

3、複水性能好，更接近新鮮食品品質。

4、無一般幹燥方法帶來的表麵硬化問題。

5、易於(yu) 儲(chu) 藏、運輸。

凍幹食品的種類：

任何食品都可以進行凍幹加工，但是，由於(yu) 凍幹食品生產(chan) 成本高，目前凍幹食品還主要局限在食品。現可將凍幹食品大致分為(wei) 以下幾類：

1、果蔬類凍幹食品：如菠蘿、番茄、胡蘿卜、蔥、蒜、蘋果、草莓、水蜜桃等。

2、禽肉類凍幹食品：如豬肉、牛肉、雞肉、兔肉等。

3、水產(chan) 品類凍幹食品：如蝦、魚、海參、幹貝、海帶、紫菜等。

4、調味品類凍幹食品：如果醬、湯料、調理料及香料等。

5、方便食品及其他：如宇航食品、jun用食品、旅遊食品、茶葉、咖啡等。
 

冷凍幹燥食品生產(chan) 工藝:

（一）前處理

1、果蔬類食品的前處理  

2、肉類食品的前處理

3、液態、糊狀食品的前處理：主要包括殺菌、濃縮、製粒、添加抗氧化和抗結塊的製劑等過程。
 

（二）預凍

凍結速率對於(yu) 凍幹食品的質量和幹燥時間影響較大。凍結速率快，食品內(nei) 形成的冰結晶細小，分布均勻，對食品的損傷(shang) 小，幹燥後能夠較好地反映出食品原來的組織結構和性能。但是，小的冰結晶升華後留下的空隙也小，升華產(chan) 生的水蒸氣逸出的通道也就狹小，阻力大，造成食品幹燥速度減慢。

選擇一個(ge) *的凍結速率，能夠在保證食品質量的情況下耗能zui小。

（三）升華幹燥

1、凍幹機的裝載量   濕重裝載量，它是決(jue) 定凍幹時間的重要因素。

2、幹燥溫度  溫度的控製原則是不引起被幹燥食品內(nei) 冰結晶的融化。

 冷凍幹燥對食品品質、營養(yang) 成分的影響：

（一）貯藏期

凍幹食品脫去了絕大部分水分（一般水分含量多在1.0%-2.0%之間）

一般凍幹食品在常溫下通常可以保存2年，如果用鐵罐包裝，可以保存更長時間。
 

（二）風味

食品中揮發性芳香物質的損失明顯低於(yu) 熱風幹燥時的損失量

（三）色澤

產(chan) 品受氧氣的影響很小，各種滑雪反應很少發生，所以由於(yu) 食品直接被氧化或發生酶促反應導致食品褐變、褪色的機會(hui) 比較少。食品在凍幹過程中可能發生非酶褐變

褐變的速度主要取決(jue) 於(yu) 幹燥的溫度和食品中殘存的水分

總的來說，凍幹食品的色澤要較其他幹燥方法生產(chan) 的產(chan) 品色澤好

（四）體(ti) 積質量

脫水呈現多孔狀結構，組織表麵積比原來增大100-150倍，

所以凍幹食品的體(ti) 積質量非常小，絕大多數都小於(yu) 1