真空冷冻干燥食品加工工艺的研究

张婷婷

摘  要：真空冷冻干燥技术在食品加工中得到了广泛应用。通过分析真空冷冻干燥食品加工工艺基本原理和基本流程，分析真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用，分析冷冻干燥技术的发展，应进一步探讨并改进应用真空冷冻技术进行不同食品加工的工艺，进一步探讨冷冻干燥技术的不同组合，合理运用冻干技术加工食品，获得品优质高的食物制品。

关键词：真空冷冻干燥技术  基本原理  基本流程  加工工艺  食品加工

Abstract： Vacuum freeze-drying technology has been widely used in food processing. By analyzing the basic principles and procedures of vacuum freeze-drying food processing technology， analyzing the application of vacuum freeze-drying technology in food processing， and analyzing the development of freeze-drying technology， we should further explore and improve the application of vacuum freezing technology for different food processing processes ， Further explore the different combinations of freeze-drying technology， rationally use freeze-drying technology， and obtain high-quality food products.

Key Words： Vacuum freeze-drying technology; Basic principle; Basic process; Processing technology; Food processing

真空冷冻干燥是将含有水分的物料预先冻结成固体，然后在真空状态下从冰晶状态直接升华为水蒸气的一种干燥方法，即利用冰晶升华的原理，在高度真空的环境下，将食品物料的水分直接从冰固体升华为蒸汽。真空冷冻干燥食品加工工艺将真空干燥物料中的水分是在液态下转化为汽态干制食品，为目前最先进的能够保留食品原有营养成分、颜色和味道，便于运输和储藏，且复水性好的食品加工技术。真空冷冻干燥技术简称冻干技术，是真空技术与冷冻技术相结合的新型干燥脱水技术，在食品工业中应用较为广泛，应用该技术获得的冻干食品有效提高了食品质量和附加值，与绿色食品、保健食品、方便食品三大食品发展趋势相吻合，冻干食品逐渐受到人们关注和青睐。

1  基本原理和流程

1.1 基本原理

水有可以相互转换和共存固液气三种相态，真空冷冻干燥技术基本原理是基于三种相态的变化。水、冰和水蒸气在温度和水蒸气压分别为0.0098℃和610.5Pa（三相点）时可共存且相互平衡，冰在三相点以下时可由固相直接升华为气相。在高真空状态下，利用升华原理不经过冰的融化，直接将预先冻结食品中的水分转变为水蒸气而被除去，达到冷冻干燥的目的。

1.2 基本流程

前处理、预冻、速冻、真空脱水干燥、后处理为真空冷冻干燥食品加工工艺的基本流程，这是一个循序渐进的过程。

前处理。为清除杂质，便于升华干燥，应对固态食品原料进行选料、清洗、切分、烫漂、装盘等預处理;真空低温浓缩或冷冻浓缩是对液态食品原料的预处理方法。

预冻。为便面影响产品质量，预冻食品物料的温度、时间和速度应合理掌握。一般将低于物料共熔点5～10℃左右作为预冻温度，预冻时间应充分（低于共熔点温度后约2h），预冻速度应由实验确定，一般控制在每分钟下降1～4℃为宜。

速冻。要求冻结速度快冻结时间短，终了温度在-30℃左右，终了中心温度在共晶点以下，这可迅速固化食品中的水分，减轻机械损坏细胞的程度，避免蛋白质变质，使冻干食品形态与冻干前相同，避免抽真空时出现的起泡、收缩、浓缩等现象。

真空脱水干燥。食品物料冻结后要迅速进行升华干燥，即在真空条件下食品吸热并及时供给热能维持升华温度，使食品中的冰晶转化为水蒸气从其表面逸出;升华干燥后要提高温度至45℃左右进行解析干燥，当料温与板温趋于一致时可结束干燥过程，这可清除食品中少量较牢固的结合水，达到成品水分含量。整个过程约需8～9h。

后处理。出仓时机为仓内真空度达到大气压力，出仓后立即检查、称量并采用真空或充氮包装干燥后的食品，避免吸收大量的水分和氧气。包装时，应选用密闭性好、强度高、颜色深的包装材料，其中防治干燥剂，维持干制食品含水量在5%以下。

2  真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用

2.1 山楂冷冻干燥工艺及质量标准研究

张采琼等[1]研究表明，冻干山楂最佳工艺为物料厚度75mm，升温速率3.0℃/h，预冻时间6h，解析温度60℃;枸橼酸在25～2500μg/mL范围内线性关系良好，平均回收率为96.72%，RSD为1.19%，说明优选的山楂真空冷冻干燥工艺稳定可行，建立的高效液相色谱法灵敏快捷，准确度高，可用于控制山楂冻干饮片的质量。

2.2 真空冷冻干燥香椿挥发性成分分析

孙晓健等[2]研究表明，对冻干处理前后的与香椿特征性风味有关的挥发性有机硫化物进行分析比较，发现冻干后与香椿风味有关的硫化丙烯、3，4-二甲基噻吩、2，5-二甲基噻吩、2-巯基-3，4-二甲基-2，3-二氢噻吩等物质含量无明显变化，为应用该技术储藏香椿提供一定理论基础。

2.3 对玉木耳粉粉体特性和营养成分的影响

梁晓君等[3]研究表明，真空冷冻干燥玉木耳粉营养物质含量保存效果最好，其次为微波真空干燥，热风干燥对营养物质损耗较大，超微粉碎在一定程度上能提高玉木耳粉营养物质的溶出率，说明玉木耳真空冷冻干燥超微粉较适合用作功能食品深加工原料。

2.4 鱿鱼干复水特性研究

余铭等[4]研究表明，真空冷冻干燥的鱿鱼干水分含量和氧化程度均为最低，电镜扫描图显示鱿鱼干肌纤维内部有大量疏松多孔的蜂窝状结构;复水率指标显示，真空冷冻干燥复水最快;复水过程，部分结合水向不易流动水迁移，不易流动水含量显著增加，且占比90%以上，自由水含量也有所提升;低场核磁共振分析表明真空冷冻干燥的鱿鱼干复水效果最好，复水后可截留更多的自由水。热泵干燥的鱿鱼干复水效果与自然干燥的接近，热风干燥的复水最差。干燥方式对干制品复水效果影响显著，真空冷冻干燥和热泵干燥技术有利于水产品干制。

2.5 不同干燥方式对黄瓜质构特性的影响

杨佳敏[5]研究显示，真空冷冻干燥后黄瓜的含水率最高，样品干燥后体积收缩率最小，色泽最接近新鲜黄瓜的颜色，复水时间最短，复水性最好，但冷冻干燥时间最长、耗能最多;热风干燥过程所需的时间最短，干燥速率最快;热风干燥的黄瓜干复水后干硬度和咀嚼性最大，黏性最小;真空冷冻干燥的黄瓜干硬度和咀嚼性小，黏聚性最大，可见应用该技术制的黄瓜干品质最好，热风干燥所得的黄瓜干品质最差，自然干燥的黄瓜干品质得不到保证。

2.6 真空冷冻干燥马铃薯雪花全粉及即食马铃薯泥加工工艺

薛海[6]研究表明：（1）升华干燥真空度和温度分别为100Pa和76℃，解析干燥真空度和温度分别为70Pa和45℃，装料量7.5kg/m2为真空冷冻干燥马铃薯雪花全粉的最佳工艺条件，其冻干速率为11.262%/h;（2）获得的雪花全粉颗粒均一，表面褶皱较小，可保留的结晶度较高，结构较少破坏;糊化度相对较低，具有较高的焓值和较好的热稳定性;（3）即食马铃薯泥的最佳配方：基料为马铃薯雪花全粉，食盐、味精、胡椒粉、香菜末和葱油的添加百分比分别为1.5%、1.0%、0.3%、6.0%和6.0%;（4）即食马铃薯泥最佳复水比为1：5，色度变化较小，马铃薯泥的品质和雪花全粉复水性优于热风干燥全粉;（5）即食马铃薯泥复水前呈均一的浅黄色雪花片状或粉末状，水分、灰分、还原糖、砷、铅含量分别为7.81%、0.47%、0.187%、0.1mg/kg、0.1mg/kg，菌落总数2cfu/g，致病菌未检出;复水成泥后呈淡黄棕色，质地均一细腻，马铃薯香气浓郁，咸度适宜。

2.7 在新品种桑果干制备中的应用

真空冷冻干燥技术在果桑新品种桑果干制备的最佳工艺参数为干燥温度50℃、真空度20Pa、干燥时间72h，3个品种桑果含水率分别为2.97%、3.03%、2.56%，原花青素保留率分别为73.86%、76.32%、70.55%，具有很好的应用前景[7]。

2.8 生姜真空冷冻干燥方便制品工艺技术

切片厚度12mm，预冻温度和时间分别为-40℃和2h，姜片和姜丝冷冻干燥时间分别为16h和19h为最佳工艺参数，在此条件下得到优质的冻干生姜制品具有较好的复水性能、感官品质和耐储藏性能[8]。

3  冷冻干燥技术的发展

3.1 超声波喷雾-冷冻干燥技术

超声波喷雾-冷冻干燥制备的粉体能更好地保留高汤总体风味[9]。利用超声波喷雾-冷冻干燥制备的粉体呈球型颗粒状，粒径较小，含水量低，堆积密度小，溶解性好，粉体具有较好的粒形;经超声波喷雾-冷冻干燥处理的样品相比于真空冷冻干燥和喷雾干燥处理的样品在挥发性化合物种类和含量上都能更好的还原样品的总体风味，为进一步制备风味更优的海鲜汤汁粉末提供理论性基础[10]。

3.2 微波真空冷冻干燥技术

研究显示[11]，状态最为活跃的自由水在干燥过程中最先被除去，在90～180min内脱除的速率最快;提高微波功率能够加快水分迁移的速度，有利于干燥的进行;微波功率为400W和500W时，蛋清粉峰值温度较高从而引起蛋白质结构由有序变为无序;增大微波功率，鸡蛋清凝胶结构的孔道和孔径也随之增加，结构也变得较为疏松，为微波真空冷冻干燥鸡蛋清粉提供参考。

3.3 热板-微波联合真空冷冻干燥技术

热板-微波联合真空冷冻干燥茭白工艺优化的研究表明，加热板温度为30℃、脱水转换点为72%、微波功率为3kW为最优的热板-微波联合冻干工艺参数[12]。

综上所述，真空冷冻干燥技术在食品加工中得到广泛应用。为保证新鲜食物色香味及营养物质不损失，一般应选择热敏性高、极易氧化的食品作为物料，以保持物料原有形态结构，具有良好的复水性，提高制品质量和档次。应进一步探讨并改进应用真空冷冻技术进行不同食品加工的工艺，进一步探讨冷冻干燥技术的不同组合，合理運用冻干技术，获得品优质高的食物制品，满足人民群众不断增长的物质生活需要的新型食品。

参考文献

[1] 张采琼，刘靖，邓周，等.山楂冷冻干燥工艺及质量标准研究[J].成都大学学报：自然科学版，2020，39（2）：154-158.

[2] 孙晓健，于鹏飞，李晨晨，等.HS-SPME结合GC-MS分析真空冷冻干燥香椿中挥发性成分[J].食品工业科技，2019，40（16）：196-200.

[3] 梁晓君，廖才学，黄振勇，等.不同干燥和粉碎方式对玉木耳粉粉体特性和营养成分的影响[J/OL].食品工业科技：1-11[2020-10-28].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20200703.0907.002.html.

[4] 余铭，梁钻好，周伟光，等.LF-NMR动态分析4种干燥方式下鱿鱼干的复水特性[J/OL].食品工业科技：1-8[2020-10-28]. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20200610.1525.008.html.

[5] 杨佳敏.不同干燥方式对黄瓜质构特性的影响[J].现代食品，2019（12）：185-191.

[6] 薛海.真空冷冻干燥马铃薯雪花全粉及即食马铃薯泥加工工艺研究[D].长春：吉林农业大学，2019.

[7] 韩智宏，邓永进，任杰，等.真空冷冻干燥技术在新品种桑果干制备中的应用[J].特产研究，2018，40（2）：19-21，61.

[8] 邓林，刘延岭.生姜真空冷冻干燥方便制品工艺技术的研究[J].中国调味品，2018，43（3）：68-71.

[9] 刘雨曦，薛佳，傅宝尚，等.超声波喷雾-冷冻干燥与传统干燥技术制备高汤粉体的比较[J].食品科学，2020，41（11）：128-134.

[10] 薛佳.超声波喷雾-冷冻干燥技术在高汤调味粉体制备中的应用[D].大连：大连工业大学，2018.

[11] 史胜娟，刘丽莉，张孟军，等.微波真空冷冻干燥功率对鸡蛋清水分迁移及凝胶微观结构的影响[J/OL].食品与发酵工业：1-9[2020-10-28].https：//doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.024155.

[12] 颜建春，胡志超，吴朋来，等.热板-微波联合真空冷冻干燥茭白工艺优化[J].农业工程学报，2017，33（1）：262-270.

[13] 王丽丽.真空冷冻干燥食品加工工艺的研究[J].现代食品，2020（13）：47-49.

[14] 王焕，李亚会.真空冷冻干燥食品加工工艺研究[J].现代食品，2019（23）：83-84.