基于真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用实验综述报告

摘要：本文介绍了真空冷冻干燥技术的概念、原理，阐述了其在食品加工中的应用及优势，分析了真空冷冻干燥技术在实际生产中未普及原因，最后，对今后如何扩大真空冷冻干燥技术在食品加工中的应用提出了建议。

关键词：真空冷冻干燥技术;食品加工;应用

在食品的运输与贮藏过程中，如果没有使用科学、有效的加工方式进行辅助，那么将会直接导致这些食品的结构、颜色等出现变质。各项营养指标出现下降等方式，严重的所出现的一些化学或者物理变化还会导致食者出现不同程度的中毒。对于一些高价值的食品加工过程中，则更应当通过选择科学、有效的保存方式来进行处理。在传统的食品保存方式中，通常会利用脱水制品干燥的方式，来确保食品的新鲜，但这种工艺对于一些特殊的食品而言，在进行处理的过程中非常容易在低氧、低温的环境中出现食品口感的改变。因此，随着时代的发展与进步，真空冷冻干燥技术的出现能够在传统的脱水技术上进行提升与完善，在创新食品领域发展的同时也为消费者的日常生活带来了更多可能。

1.真空冷冻干燥的概念

真空冷冻干燥又被称为“冻干”，在西方国家中被翻译为Freeze Dried，其简称为FD。真空冷冻改造技术作为真空技术和冷冻技术多年发展的成果，在新型的干燥脱水技术中异军突起、为世界食品加工领域带来了一线生机。它主要是将湿物质进行快速冷冻，并通过较低的水蒸气分压下，将所产生的冰升华成为蒸汽的一种全新干燥手段。在这个技术过程中，气压通常低于600Pa（即：4.5mmHg），通常被称为水的三相点。 真空冷冻干燥技术与其他干燥技术相比，它的最大特点在于干燥手段与水蒸气的转变不同。

其优点主要体现在：空冷冻干燥技术能够有效的提升产品的附加值，在推进中国地方经济的同时，也能够高度配合国家提出的“农副产品加工，必须要有向“高起点、高水平、高标准”的方向进行发展的宏观思路。然而在实际工作中，由于真空冷冻干燥食品技术是一项操作费用与操作成本双高的工艺，不仅会在时间成本上进行大量投入，同时也对工艺的标准有较高要求。因此在过去的一段时间内，这项工艺并没有被广泛应用，在本世纪前期欧洲和美国才逐渐将其形成一种固定的体系进行建立，在多年的发展下我国的真空冷冻干燥食品技术也得到了一定程度的提升。

2.真空冷冻干燥食品技术的生产及工作原理

2.1生产原理

真空冷冻干燥食品的生产原理，主要是以水的三种变化为出发点，通过对水的三种相态，也就是：液态、固态、气态进行共存或者转换，来进行一系列的食品加工处理。在真空冷藏干燥食品工艺的应用过程中，水的三相点对应温度为0.0098℃、水蒸气压为 610.5 Pa， 此种状态下，水蒸气、冰与水实现了三者的平衡与共存。也只有在三相点以下冰才可以直接突破固相形态转变为气相。而这个过程则是被称为“升华”，同时，在高真空的状态下借助这种“升华”现象来对预先冷冻的视频中的水分直接通过水蒸气进行去除，在没有冰的融化过程中直接实现冷冻与干燥的目的。

2.2工作原理

真空冷冻干燥食品的工作原理，主要是通过将物料进行冻结，直至共晶点温度下将食品内部的水分逐步转变为一种固态的冰状，随后，将一些预冻的物料通过投入干燥仓的方式，借助低温真空环境来通过加热板导热的方式进行热能供给，对于一些有条件的加工企业，则是可以通过辐射的方式进行热能供给，以此实现物料中水分直接升华为水蒸气的现象。而那些产生出来的水蒸气，则是由真空泵等工作组，通过集中抽取的方式输送到捕水仓内， 利用-40℃至-45℃的排管外壁进被捕，直到冻干数值曲线达到规定要求，方可停止真空抽取与供热。而在真空冷冻干燥食品加工的工作组中，主要是通过真空冷冻干燥箱（即：冻干箱）、制冷系统、真空系统、自动控制系统以及加热系统等多个要素构成。

3.真空冷冻干燥食品特点

3.1最大程度保证食品的色香味以及营养成分

真空冷冻干燥技术，必须是要在高度缺氧与低温的环境中开展工作，这就保证了相关的酶与微生物不再发挥任何作用，食品也不容易受到氧化，在保证食品的色、香、味不变的前提下，确保其营养成分得到最大程度的保留。通过大量的研究数据及试验表明，通过真空冷冻干燥所制作出的香蕉食品，比其他的微波干燥、热风干燥等效果都要略好。而该项技术用在肉类、蛋类、豆类、青菜类甚至玉米类等食品的制作中，都能够保证蛋白质最佳质量，而胡萝卜素、维生素C以及其它水溶性维生素的损失率通常不高于5%，脂溶性维生素A、维生素D等更是做到了零损失。以菠菜的真空冷冻干燥技术为例，经过冻干后的菠菜，其维生素C含量可保留在95%以上，而传统的热风干燥技术却只能维持在58%左右，晒干类技术则只能保留在4%左右[1]。

3.2效保持食品形态

大多数的食品在进行脱水前都应当经过冻结这一环节，以此来形成相对稳定的骨架，而在脱水之后的食品固体骨架通常都会保持一种不变的形态，同时其内部构呈现多孔海绵结构，具有很强的复水性与速溶性。而近几年来洋葱、胡萝卜等热风干燥复水时间通常为“41-100”之间，与其相对应的冷冻干燥时间则是通常会被控制在“10-11”之间[2]。因此，我们认为冻干的蔬菜不仅复水时间短，也能够以最佳状态恢复原有形状，同时没有较为明显的干燥现象发生。

3.3食品脱水率较高且可以长时间保留

通常情况下，真空冷冻干燥的食品内在残余水分通常在5%-5.1%左右，且這种残留的水分分布也相对均匀。特别是在真空包装环境下，在常温、低菌群中可以维持数年不腐烂、不变质。

3.4避免了食品表面的硬结

对于真空冷冻干燥食品而言，由于其经过了预先的冻结，因此原来那些可以溶于水的无机盐等溶质得到了有效固定，这就保证了在脱水的过程中并没有因为溶质迁移而导致食品表面出现硬化等现象。

4.真空冷冻干燥技术的应用

上个世纪中叶，真空冷冻干燥食品技术已经从实验室的研发阶段，逐渐过渡到了小规模生产阶段中。而在多年的演变与发展过程中，现阶段的真空冷冻干燥食品技术更是得到了前所未有的发展。在技术不断创新与发展的今天，真空冷冻干燥技术更是向着规模化工业发展方向迈进。在科学技术的发展与创新过程中，人们更为注重食品方便快捷、高营养、高品质，这种理念的出现使得市场对真空冷冻干燥食品技术需求不断增加。

4.1在果蔬加工中的应用

作为农业大国的中国，我们拥有丰富的蔬菜资源与水果资源，但由于我们的技术水平有限，在多年的发展中，中国的农产品一直处于一种技术含量低的初级加工阶段中。真空冷冻干燥食品的出现，则是将整个市场的销售收入提高到了5-11倍之间，不仅拓宽了市场容量，同时对消费者的购买习惯进行了积极引导，在经济层面获取了较高的附加值和效益。不仅如此，真空冷冻干燥食品的出现还能够有效提升整个出口食品的层次，在突破传统果蔬加工手段弊端的同时，科研工作者和技术专家也整理出了相关的工艺参数。例如：梨和枣的共晶点为-2.5 ℃-3 ℃、当搁板温度每增加10 ℃的时候，其冻干时间就会相应减少2小时，而厚度则是每增加2 mm，相应冻干时间则增加2.3-2.5小时，通过导入0.2-2.5 %的維生素C进行护色，可以实现原果的风味、色泽、形态与冻干时间的最佳平衡，不仅制作实践短，同时生产经济成本低廉，为相关果蔬的批量化、工业化生产提供强有力的支撑[3]。

4.2在水产品加工中的应用

真空冷冻干燥技术在水产品加工中同样也取得了较好成果，特别是在近几年的发展中，真空冷冻干燥食品加工工艺下的水产品加工更是成为提升综合经济效益与附加值的核心渠道。而在实际的工作中，相关从业者更是要从不断提高水产品冻干效果与质量的角度，来进行水产品的营养价值和综合利用率提高。通过大量的研究与实践表明，对于盐渍海参和冻干海参而言，其最佳的冷冻温度应该是在-25℃左右，真空度在11pa-20Pa之间，而冻干最终温度在保持60℃的条件下，二者的理化指标与感官指标等参数均无较为明显的差别[4]。

5.真空冷冻干燥技术在食品加工应用的前景

与二战时期所发明的真空冷冻干燥技术相比，21世纪的真空冷冻干燥食品加工工艺更是为人们的生活方式、营养节奏、饮食特点进行了有效转变，而真空冷冻干燥食品加工工艺更是凭借其独到的绿色营养、高附加值等特点，在竞争激烈的市场大环境中分得一杯羹[5]。在未来的发展中更是要向着高效、高质、低成本的角度进行发展，最大程度上推动市场领域的发展。

6.结语

综上所述，真空冷冻干燥食品技术已经在我国多个领域中被广泛应用，并取得了一定成果。但在实际的生产中，我们也必须清楚的认识到这种加工方式所存在的一些弊端，例如生产设备的投资较大、人工成本以及产品能耗较高等问题都制约了该项技术的顺利发展[6]。因此，在实际的工作与研发过程中，我们必须要通过大量的科研实验，在确保产品质量与工艺先进的同时，最大程度上合理降低生产成本与能耗，在不断创新生产技术工艺的过程中，对真空冷冻干燥食品进行全新的领域研究。只有这样，我们的工艺才能够为国家的经济发展和国民生活水平提供本质提升，为社会发展带来全新助力。

参考文献：

[1]赵怡红，左银虎.真空冷冻干燥技术在食品加工中的研究和应用综述[J].常州工程职业技术学院报，2007，（03）：47-49.

[2]周庆珠，李文津.真空冷冻干燥技术在食品加工方面的应用与实践[J].食品科学，1996，17（7）： 14-17.

[3]韩娜.真空冷冻干燥技术研究进展[J].食品工程，2007，（03）：28-29.（03）：28-29.

[4]李志平.真空冷冻干燥技术分析研究及应用[J].四川食品与发酵，2005，41（3）： 51- 54.

[5].郭树国，蒋爱国，王丽艳.基于品质和能耗的猕猴桃真空冷冻干燥工艺优化[J].食品研究与开发，2019（4）：108-112.

[6]王宇伟.国内冷冻干燥食品发展状况[J].粮油食品， 2002，（01）： 21-22.

基金项目：安徽高校自然科学基金项目《霍山石斛加工过程中非酶促褐变研究》（KJ2019A0626）;皖西学院校级质量工程项目（2016wxxy28）。

作者简介：张敏（1980-）.女，硕士，讲师，研究方向：食品科学。