真空冷冻干燥食品加工工艺的研究

摘 要：真空冷冻干燥食品加工工艺在我国的应用非常普遍，随着近些年该技术水平的提高和各项辅助设备的完善，各种食品保存时间越来越长，物流规模也越来越大。但是，真空冷冻干燥食品加工仍然存在一定的问题，需要引起相关人员的重视。本文简单分析了真空冷冻干燥食品加工工艺中存在的问题及其原因，并提出相应的优化方法，希望对该工艺的发展有所帮助。

关键词：真空;冷冻干燥食品;加工工艺

Abstract：Vacuum freeze-drying food processing technology is very common in China， with the improvement of this technical level and the improvement of auxiliary equipment in recent years， a variety of food preservation time is getting longer and longer， logistics scale is also growing. However， vacuum freeze-dried food processing still has some problems， need to attract the attention of relevant personnel. This paper briefly analyzes the problems of vacuum freeze-drying food processing technology， analyzes the reasons， and puts forward the corresponding optimization methods， hoping to help the development of this process.

Key words：Vacuum; Frozen and dried food; Processing process

中图分类号：TS205

真空冷冻干燥食品加工工艺是在世界范围内得到广泛认可的食品加工技术，它是将食品冷冻，在保证食品原有外观和味道的基础上，对其进行运输、储藏的方法[1-5]。该技术不仅能大大增加物流运输的距离，确保食物在运达更远的地点之后仍然不会腐败变质，还能保证食品原有的营养价值。在禽肉类、海鲜类食品的运输中十分常见。

1 真空冷凍干燥食品加工在食品加工中的应用现状

1.1 真空冷冻干燥原理

真空冷冻干燥是根据热力学中的相平衡理论实现的。水的三相点（汽、液、固三相共存）温度为0.009 8 ℃，三相点压力为609.3 Pa。在水的压力低于三相点时，固态的冰可以直接转化为气态的水蒸气，这一现象称为冰晶升华。真空冷冻干燥是把含有大量水分的食品进行预冻，让食品中游离的水分变成结晶，冷冻成固体，然后在真空环境中使冰晶升华，接下来去除食品中的部分吸附水，最终得到残余水量为1%～4%的干燥食品。

1.2 真空冷冻干燥特点

真空冷冻干燥食品加工技术在应用的过程中需要严格控制温度，尤其在冻干的过程中，需要将温度控制在-40～-55 ℃。在加工时，环境必须处于高度真空状态，这种加工技术能够较好地保持热敏感度高、容易氧化的食品的营养价值，能最大限度地保留食品的口感，而且食品原有的结构在干燥之后也不会受到破坏，能够较好地保留食品原有的形状。另外，利用真空冷冻干燥技术加工过的食品表面具有多孔结构，所以通常具有较好的复水性，能够快速吸水，保证新鲜程度。在升华的过程中，溶于水的物质还能够快速析出，能够很好地阻止食品内部的无机盐流失。不仅如此，真空冷冻干燥技术由于是对食品进行真空包装或者充氮包装，在避光常温环境中，食品的保质期通常较长，一般可以达到5年左右，大大延长了食品的保存时间。

1.3 真空冷冻干燥在国内外的研究进展

真空冷冻干燥技术最早起源于前苏联，1943年在美国制药工业中应用之后，才在世界范围内普及开来。直到20世纪60年代，这项技术才应用在食品中，随即世界各国开始建立自己的真空冷冻干燥食品加工厂，并逐渐将这一技术工业化。时至今日，该技术已经相当成熟，在食品加工中几乎成为不可或缺的一种。我国在20世纪70年代建立了试验基地，但由于当时市场对这一技术的接受度不高，这些基地随后逐渐被拆除。随着我国食品工业的发展，以及人们对真空冷冻干燥食品需求的增加，这一技术重新在我国焕发出生机，我国已经有越来越多的企业开始应用这一技术，逐渐取得了令人满意的成果。

1.4 真空冷冻干燥技术在食品加工中的影响因素

真空冷冻干燥食品加工技术在应用的过程中，会受到一些因素的影响：①预冷速率。预冷过程中，食品会产生冰晶，这些冰晶会影响干燥速度。研究结果表明，结冰的速度和冰晶状态和数量之间有直接的关系，而且在对大多呈条状、块状的果蔬类食品使用真空冷冻干燥技术时，食品基本上可以保持原有的品质，与传统的慢速冷冻相比，不仅不会造成食品品质下降，还能保证口感。②预冻终点温度。食品内的液体会在真空下快速蒸发，造成食品体积收缩、营养流失，所以在预冻时，一定要严格控制温度，使温度保持在食品的共晶点温度以下，通常低于共晶点温度5～10 ℃为佳。

2 现阶段真空冷冻干燥食品加工工艺应用中存在的问题

2.1 冷冻恒温得不到保证

真空冷冻干燥食品加工技术需要对食品进行预冻，食品在冻结的过程中，冻结时间和温度的差异，会导致食品冷冻情况不佳的现象。而且随着物流链的延长，在运输的过程中，食品的保存环境有可能发生变化，如果环境之间存在温度差异，食品无法保证在恒温的环境中运输，也有可能发生腐败、变质的情况，不仅造成经济损失，还有可能给人们的健康造成损害。

2.2 干燥效果不理想

食品在冷冻过程中，表面会产生大量细小的冰晶，这些冰晶颗粒如果没有及时清除，在后期加工的过程中，会对食品的干燥速度造成极大影响。在慢速冷冻的情况下，食品细胞外的细胞液也会发生冻结，以固体的形式存在，而由于慢速冷冻的客观条件所限，细胞内的水分仍然以液态的形式存在，这种内外压强的不平衡会将细胞内的水逐渐向外挤压，冲破细胞壁，产生细小的冰晶，造成营养物质外流，对食品营养价值的保留非常不利。然而在快速冷冻的条件下，冰状结晶生成速度较快，其速度远大于细胞内液体向外扩散的速度，这时冰状结晶体积小、密度小，能够在细胞外壁上形成保护层，阻止营养物质的外流。而且，快速冷冻的食品上结晶较少，也大大提高了干燥处理的效率。但现阶段，我国很多真空冷冻干燥食品加工技术仍然在应用慢速冷冻，使得食品的干燥处理仍然不够彻底，达不到理想的效果。

2.3 不能根据食材选择合适的加工方式

应用真空冷冻干燥食品加工技术的食品大都是肉类，而且为了便于运输和售卖，食材经常会预先进行切片、称重。根据不同的食品，应选择不同的干燥方式，比如，体积较大的肉块，可以适当选择慢速冷冻;切片较薄的肉类和鱼类，应尽量选择快速冷冻，这样既能保证食品的新鲜，还能尽量减少营养的外流。然而在实际加工的过程中，很多加工方并没有注意根据食品的不同选择合适的冷冻干燥方式。通常，在冷冻完成之后还要至少保温1 h，保证食品的冻结效果，但是很多加工企业对于时间没有进行精准的把控，甚至擅自省略了这一步骤。

3 真空冷冻干燥食品加工的设备优化

如今，我国市场上销售的很多冻干设备会根据加工食品的不同而进行分类，然而普遍没有根据具体的应用环境细分应用模式。很多冻干设备都采取统一的处理方法，没有对同一类别食品中不同的细类进行优化，这使得在食品加工的过程中，难以提高加工质量。

不同食品的水分含量不同，内部结构不同，比热、导热性质有所差异，重量和厚度各异，这使得在冷冻干燥时，需要的时间也会各有不同。比如，草菇的共晶点为-23 ℃，和其他果蔬类食品之间的差异会导致采用统一的冷冻干燥标准进行加工时无法达到令人满意的效果。草菇的共熔点是-20 ℃，胡萝卜的共熔点是-15～-14 ℃，现阶段我国市售的绝大多数冻干设备都不能满足对二者的同时加工要求。再以芦荟为例，其共晶点为-12 ℃，共熔点是-2 ℃，为了使凝胶形状不发生改变，芦荟在真空中加工时，温度需要维持在20 ℃以下。

此外，我国现阶段的冻干设备市场并没有良好的秩序，有些设备以次充好，没有达到其宣传的功能水平，造成食品加工效果不好。要想提高冷冻干燥加工技术的水平，设备生产厂商首先要对设备进行多功能设计，加入针对不同食品的加工模式。比如，在设计设备时，可以加入时间、温度等多种参数的调节功能，而且加工模式应分成自动加工和人工加工两种。不仅如此，厂商还要积极学习西方发达国家的冻干设备生产技术，优化自产的设备。食品加工商也要注意，在使用冻干设备时，要根据食品的特性选择合适的加工方式，在保证食品外在形态的基础上，还要利用冻干技术各种参数的控制来保证食品的口感和营养价值。以草莓冻干加工为例，草莓的冷冻温度和共熔点都有一定的特殊性，生产商应根据这种特殊性来选择合适的冻干设备，并通过试验，来检验设备的冻干加工效果，确保其性能达到要求，能够让加工达到预期效果之后，再进行大规模的冻干加工。

4 优化冷冻干燥动力

当前，我国冻干设备的能量供给多是电能，而我国电力多是由火力发电厂产生。火力发电厂由于燃烧煤炭会产生一定的空气污染。冻干设备通常功率较大，耗电量较高，要想在提升冻干加工效果的同时，贯彻可持续发展的理念，相关企业需要对冻干设备的能源供给进行优化。比如，生产商可以用新能源来支持冻干设备的运转，还能利用新能源燃烧时放出的热量来加工某些食品。新能源在燃烧的过程中会释放出一定量的水和二氧化碳，但这两者几乎对环境没有影响，不会污染空气。要想实现这一目标，生产商首先要对冻干设备的运转方式有清晰的认识，然后科学地对其动力供给系统进行重新设计，加大创新力度，让冻干设备能够利用新能源来实现相同的功能。不仅如此，生产商还可以在冻干设备内部设置监测系统，让监测系统实时收集设备运转的信息，由专业人员对信息进行分析，判断冻干设备的运行情况，及时发现设备的问题并予以解决。

5 真空冷冻干燥食品加工的发展

真空冷冻干燥技术在第二次世界大战中曾用于对血液的冷冻，随后开始应用于生产干血浆。在当今的食品加工领域，真空冷冻干燥食品加工技术的应用越发广泛。根据有关部门的统计，美国每年消费冻干食品500万t，日本甚至还需要每年花费1 000亿日元进口冻干食品。比如大蒜粉，日美和欧洲大约每年累积需要6 000万t，可见，冻干食品在国际市场中的需求量还是很大的。现阶段，国外的冻干食品加工企业有130多家，而且这一数字还在逐年增长。日本等国对于冻干食品的依赖程度越来越高，每年消费的冻干食品甚至占食品总比重的近50%。最常见的就是方便面中的蔬菜包，这些蔬菜就是冻干加工过的，在日本，每年需要消费70多亿袋方便面。我国真空冷冻干燥食品加工虽然起步较晚，但很多地区已经从国外引进了先进的冻干设备，建立了相对完善的冻干食品加工生产线，近些年来，我国自主研发的冻干设备技术水平也逐渐赶超发达国家，受到了国际市场的认可。比如，近年我国中科院研发的JDC冻干设备，在国际市场占据了一席之地，推动了我国冻干设备的研发。我国是农业大国，蔬菜、肉类食品丰富，冻干设备不仅能在应用中極大地延长食品的保质期，还能在一定程度上降低食品的销售成本，因为有了冻干加工之后，食品销售企业可以将食品损耗成本在销售价格中的分摊比例减小，在一定程度上为民众带来的实惠。

6 结语

真空冷冻干燥食品加工是一项日常生活中不可或缺的技术，它不仅延长了食品的保质期，还在一定程度上为企业运营规模的扩大、销售覆盖区域的增加提供了可能，还在很大程度上促进了我国物流行业的发展。在应用真空冷冻干燥食品加工时，要根据食品的不同属性来正确选择加工设备。同时，冻干设备研发企业也要加大投入，提高设备的功能性，让功能更加细分，能够实现对更多食品的加工。

参考文献：

[1]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.

[2]张晋陆，张俊杰.真空冷冻干燥食品的品质控制[J].广州食品工业科技，1999（1）：14-17.

[3]徐言生.真空冷冻干燥食品加工工艺特性[J].制冷，1999（3）：82-84.

[4]陈仪男，李志明.真空冷冻干燥食品加工技术的研究现状[J].漳州职业技术学院学报，2005（1）：3-6.

[5]倪静安，张墨英.食品真空冷冻干燥技术进展[J].冷饮与速冻食品工业，1997（4）：36-38.

作者简介：王丽丽（1977―），女，硕士，副教授;研究方向为农产品贮藏与加工工程。