食品中的真空冷冻干燥技术研究

牛淑萍 艾麦提·巴热提

在各种食品加工工艺中，真空冷冻干燥技术主要用于食品的保鲜，是一种应用较多的技术。目前来看，真空冷冻干燥技术在温度保持和干燥程度两方面存在问题，需要结合具体的加工工艺流程中的要点影响因素和加工环节提出针对性的措施，以达到解决问题、提升加工质量的目的。本文首先介绍了真空冷冻干燥技术的原理，然后分析了真空冷冻干燥技术的基本流程，接着指出了现阶段真空冷冻干燥技术存在的问题，最后提出了优化措施。

一、真空冷冻干燥技术的原理

真空冷冻干燥技术主要是依托水资源的不同形态，通过加工工艺实现对三种形态的转变，最终通过平衡三者之间的关系，营造真空空间，并进一步应用升华原理，达到食品冷冻的目的。在整个过程中，水分会受到温度、压力等因素的影响转变为水蒸气，实现冷冻和干燥的效果。对这一基本原理进行分析可知，应用这种技术进行冷冻干燥，能够取得更好的冷冻干燥效果，且其对外部环境所造成的影响也是相对较小的，不会因此造成资源浪费或环境污染等问题。

二、真空冷冻干燥技术的基本流程

1.预处理。预处理。就是在开展冷冻干燥之前，需要对相关食品进行预冷冻处理。在预处理环节，冷冻操作的温度指标是需要严格控制的关键指标，另外预冷冻的持续时间也应当结合实际进行针对性的有效控制。通常情况下，预冷冻过程中，温度下降的控制频率应当维持在每分钟最低1℃、最高4℃的范围内。而若需要进行速冻处理，则应当本着尽量缩短时间的目标，通过控制速冻温度达到缩短时间的效果，最低温度可达到零下30℃。之所以设置在这一温度，主要是因为在这一温度下能够实现对食物中水分的快速固化，使食物得到快速、全面的干燥，从而避免出现食物因温度不适宜而变质的情况。

2.升华干燥。冻结完成后，需要通过升华作用以达到更好的干燥效果。食品中的冰晶物质可逐步转变为水蒸气状态，待水蒸气状态形成后，再进一步提高温度指标，达到45℃。关于真空脱水过程的时间成本，通常长达8至9小时，以保证处理效果的稳定性和全面性。

3.包装处理。冷冻后的包装处理工作，应重点关注包装材料的密封效果。通常情况下，需要选择密封性能高、颜色较深的外包装材料，另外，包装材料的强度也需要达到一定级别，以便能适应外部环境的变化，发挥出包装应有的作用。

三、真空冷冻干燥技术存在的问题

1.冷冻中的恒温效果不佳。在运用真空冷冻干燥技术时，最基本的要求是在达到冷冻状态后还要保持一个恒定的温度，这不仅是为了确保冷冻的实际效果，也是为了使食品保持干燥的状态。但从现实情况来看，目前还无法做到冷冻后的恒温。这种问题一般发生在预冷冻环节，无法保持恒温状态会直接影响到冷冻食品的状态和质量，尤其是在物流链流程环节较多的情况下，环境温度会产生大幅度的波动，这都会直接影响到食品的品质，从而导致一些食物在运输过程中发生变质的风险加大。

2.干燥效果未达到预期标准。干燥在真空冷冻干燥技术中是应用频率较高、较为成熟的一种技术。在实际应用中，冰晶的处理效果是影响冷冻效果的关键性因素。通常情况下，冰晶本身的体积是很小的，但如果对冰晶的处理不够及时，就会影响到干燥效果。

四、真空冷冻干燥技术的优化措施

1.提升干燥技术的先进性。干燥技术在食物保鲜过程中发挥着非常重要的作用。为了克服单一的干燥技术可能存在的弊端和问题，应用联合性的冷冻干燥技术是非常必要的，可以有效提高食物的保鲜效果，保证食物内部营养物质不流失。但需要强调的是，联合干燥技术存在时间成本较高的问题。不过，在实际应用中可通过融入高压电场进行预处理的方式，适当缩短后续的干燥处理时间。另外，还可以引进更先进的热风真空冷冻技术。在这一技术中，干燥效果主要依托空气中的热量，通过空气中固有的热量实现对食品中水分的蒸发。这种直接借助常温环境达到干燥效果的模式，在成本支出上是相对较低的，通常情况下会应用在果蔬类食品的干燥中。

2.优化外部环境中的压力指标水平。这里所说的压力指标主要是指压力室的指标。压力指标若能够达到更高的适宜性，则在升华环节的干燥效果能够得到更进一步的提升。另外，压力的改变可直接通过热板作用的传递实现对升华过程的优化，使得表面温度达到接近但低于共熔点的状态。这就使得已经完成干燥处理的区域能够提升自身的导热性能，最终促进冷冻干燥效果的提升和优化。通常情况下，如果压力水平和温度水平都处在相对更加稳定的状态，气体的导热性能受到压力指标的影响是相对较小的。但当压力逐步增大后，导热性能就会直接受到影响，气体的稀薄程度也会同步受到影响，这对干燥效果也会产生非常直接的影响。

3.提高冻干工艺的技术水平。冻干工艺非常复杂，具体来说包括了以下三个基本环节：一是加热，二是真空处理，三是制冷。其中，在加热环节需要通过合理选择加热方式，以达到更好地抑制食物中微生物数量的效果。加热过程中，食品中的水分子在升华作用下活性也会降低，微生物因此失去了生存環境，受到抑制。另外，升华的过程需要吸收热量，因此需要注意加热过度的问题。通常情况下，食品温度不得高于上文所述的零下30℃。到了真空处理环节，需要借助专业的真空箱来达到真空处理效果，当食品被放入真空箱后，冰晶的升华压力会得到提升，同时也就提升了食品的干燥效果。为了提高冻干工艺效果，需要有效控制真空箱设备的压力，并且对真空箱的运行参数进行合理调整和控制。在制冷环节，需要应用到真空泵这一设备，以达到排除干燥箱内不凝气体的效果。

4.提升操作人员的技术水平。操作人员的技术水平对于食品保鲜效果起着非常重要的作用，因此需要提高操作人员的技术水平。这就要求操作人员不仅要熟练掌握这种工艺技术的操作流程和技术要点，还要时刻关注前沿科技，不断应用更先进的技术和设备，以达到更好的冷冻效果。

总之，在真空冷冻干燥技术中，各个环节都会对最终的食品保鲜效果产生影响，这就需要操作人员结合不同的工艺技术环节和技术要点，对整体的工艺技术进行把握，并且严格执行工艺技术流程，提升工艺技术的有效性。

基金项目：新疆生产建设兵团兴新职业技术学院院级课题项目基金（XJBT20190628）。

作者简介：牛淑萍（1984-），女，汉族，新疆昌吉人，硕士研究生，助教，研究方向为食品加工技术。

*通信作者：艾麦提·巴热提（1990-），男，维吾尔族，新疆喀什人，大学本科，助教，研究方向为农产品加工及储藏。