真空冷冻干燥食品的加工工艺研究

贺清辉 黄文华 王红刚

随着社会经济的发展与进步，食品加工技术水平越来越高，在食品加工生产中采用的生产设备也越来越先进，食品加工工艺和方法逐渐得到优化，其中冷冻干燥工艺作为食品脱水的一种重要方法，可以生产出高品质和高附加值的脱水食品，在肉禽海鲜、果蔬和食用菌物料的加工和运输中应用较多，可以有效降低生产成本，提升食品质量。真空冷冻干燥工艺的原理是通过低温低压的方式对食物进行脱水，降低食品中的含水率，一般冻干食品的含水率为1%-3%，然后经过密封储存后，食物可以长时间保存，便于长期储存和运输。本文就对真空冷冻干燥食品的加工工艺展开深入的研究和探讨，以期为食品加工业提供参考和新的思路。

一、真空冷冻干燥工艺概述

真空冷冻干燥工艺是通过低温冻结的方式，让食物在真空下将冰晶体升华为水蒸气，再用真空泵排出水蒸气，让食品处于干燥状态。在食品真空冷冻干燥的过程中，温度是对食品干燥效果产生影响的重要因素，因此在食品加工中需要对加工温度进行严格控制，尤其是冻干类食品，一般需要将温度控制在-40℃-55℃，以确保食品的加工质量。

为了不破坏冷冻食品的组织结构，在食品加工过程中要保证整个加工过程都是在高度真空的环境下去操作的，以保留食物原本的营养。对于一些热敏感度较高和容易氧化的食品来说，真空冷冻干燥技术是比较理想的加工方式。在经过真空冷冻干燥处理后，食物具有一定的复水性，当吸收水分后食物就又可以恢复原先的新鲜程度。

二、真空冷冻干燥食品的加工过程

1.初处理。在真空冷冻干燥食品的加工过程中，初处理阶段非常重要，主要工作是挑选食物原材料，并对食物原材料进行整理、清洗和切分等，原材料质量的好坏直接决定了冻干类食品的质量，因此食品原材料必须要新鲜。

根据不同种类的食品原材料，在初处理时也有不同，例如在果蔬类食物原材料的初处理中，一般在果蔬采摘后2-8h就要对食物进行加工或冷藏，避免果蔬中营养和维生素的流失。

在食品原材料清洗和整理完成后需要进行分工，根据产品的用途确定食品原材料的形状、大小和厚度，一般有条状、块状、粉状、片状等多种形态，不同形态的原材料真空冷冻时间也会不一样。为了提高真空冷冻效率，一般建议食品原材料在块状时的厚度不超过2cm，片状时厚度在0.4-0.5cm，丁状食品厚度大约在0.5cm。如果要将食品原材料切成片状，应根据食品纤维组织方向来进行切割，并尽量减小食品厚度，方便在后续的处理过程中让水蒸气溢出，让食品快速冻结。例如在切片牛肉的处理过程中，一片厚度为0.1m的切片牛肉冻结时间需要10h左右，而一片厚度为0.2m的切片牛肉冻结时间则需要24h以上。

2.前处理。前处理的主要工作包括对食品进行烫漂、预冷、滤水和装料。通过烫漂可以让食物中的酶失去活性，避免对食品的味道和颜色产生影响，在处理时可以一般通过蒸汽或者是热水烫漂，需要根据不同食物特性选择合适的烫漂方式。如果用热水烫漂的话，可以在热水中加入维C、有机酸和亚硫酸盐等物质，可以减少食品中营养物质的流失，同时改善食品色泽。对于蔬果类食品，不建议烫漂，因为烫漂后会受到氧化作用的影响使蔬果发黄，对食物本身的味道也会带来较大的影响。对于这类食品，一般会先放在0.6%左右的亚硫酸盐中进行浸泡，然后进行预冷处理，让食物中水分溢出，以提高冻干效率。

由于食品在空气中会受到氧化作用而发黄，而且食品的初始温度会对冻结时的平均温度带来影响，因此在前处理时应重视对食品的预冷处理，促进食品中水分的溢出，提高食品的冻干效率。

3.冻结。在真空冷冻干燥食品时，冻结是非常重要的一个环节，冻结效率、冻结温度都会对加工食品的质量、水分的升华效率产生影响。在冻结的时候一般会采取慢冻的方式，慢冻可以减少食品中冰晶体的数量，且多为粗大、连续的网状结晶，使得水蒸气升华速度加快。而快速冻结食品中冰晶体数量多、体积小，增加了水蒸气溢出的阻力，食品干燥速度比较慢，设备能耗增加。为此，在食品冻干过程中，需要增大冰晶体体积，随着水分冻结，食品冰点会降低，为了降低加工成本，需要预先设置温度保留一段时间，促进冰晶体增长，这样可以有效减少快速冷冻的冻结成本。

4.冻干。在真空冷冻干燥食品加工中，冻干工艺是比较复杂且重要的一个环节，需要经过加热、真空和制冷多个过程。加热是为了抑制食品中微生物的生长，可以延长冻干食品在常温下保存的时间。在加热食品的过程中，所含水分会逐渐升华，而在水分升华过程中需要吸收一定的热量，为避免食品自身温度的降低，需要通过加热的方式为冻结食品提供热量，提高冰晶体的升华速度和饱和蒸汽压。但是在加热过程中，要控制好食品温度，一般需要将食品温度控制在-20℃左右。

在加热结束后，需要将食品送到真空箱，提升冰晶的升华压力，但是不同食品的升华压力不同，升华压力过小或过大都会影响冰晶的升华速度，因此需要对真空箱压力进行精准把控，以减少能量损失，保证冻干食品的质量。

在真空加工完成后，就进入到制冷环节，在冰晶升华后就对水蒸气进行干燥，利用真空泵排除掉干燥箱内的不凝性气体。

5.包装。在冻干工艺完成后就进入到包装环节，包装是为了更便于食品的运输和储藏，因为冻干食品含水量低，为避免冻干食品受潮，需要在包装时用到防水材料。另外，因为冻干食品还容易氧化、变质，所以选择包装材料时还要考虑材料的隔离氧气情况，而为了避免光线照射使食品温度升高，食品营养物质分解，食品发生腐变，包装材料还要遮光。

总的来说，根据冻干食品的特点和运输要求，冻干食品包装要求隔氧、防水和遮光，一般会选择真空镀铝薄膜和PP复合材料，并对食品包装进行真空充气或真空包装。除此之外，食品中还可能会有残留微生物，对食品保存时间和质量会产生影响，因此需要對食品和包装材料进行紫外线杀菌或辐射杀菌。

三、真空冷冻干燥工艺存在的问题

1.冷冻温度无法保证。从目前我国加工食品行业的发展现状来看，真空冷冻干燥技术已经相对成熟，但在食品的实际生产过程中仍有一些问题，如无法保证食品得到恒温冷冻。在食品冷冻干燥处理时要对食品进行预冻，但冻结时间和冻结温度会有差异性，从而影响到食品的冷冻质量。随着时代的发展，冷链物流已经成为一种新的发展趋势，物流链也越来越长，但在冷链物流运输过程中，会因为环境温度差异导致食品出现变质或者腐败的问题，而当存在质量问题的食品在市场上流通后，会给消费者的身体健康带来安全隐患，也会影响到食品企业自身的经济效益和企业形象。

2.干燥效果不理想。当食品在真空冷冻干燥的过程中会产生细小冰晶，如果不能及时处理好这些冰晶，就会影响到后续的加工干燥质量。从市场发展现状来看，一般是用慢速冷冻的方式进行冷冻干燥，虽然这种冷冻干燥方式应用比较广泛，但也存在很多缺陷，例如在慢速冷冻时，细胞水分是以液态形式存在的，当内外的压强出现巨大的差异时，内部水分会出现细小的冰晶，这就会导致食品中营养物质的流失，让食品保质期变短，或者导致食品在保质期内就出现变质或腐坏。

四、真空冷冻干燥加工工艺的优化策略

1.高压电场真空冷冻联合干燥。高压电场真空冷冻联合干燥技术在前期时设备成本比较低，在对食品进行干燥处理时也可以保证物料温度，让食品中的营养物质得以保留。不过高压电场真空冷冻联合干燥技术在后期的干燥时间比较长，为了节省后期干燥时间，可以通过对高压电场进行预处理，提高食品细胞通透性。

2.热风真空冷冻联合干燥。热风真空冷冻联合干燥的原理是通过空气中热量来蒸发掉食品中的水分，这种技术成本低、产能高，但是由于干燥时间长，食品质量难以保证，比较适用于茶类、蔬菜类的干燥处理。

3.改变干燥室压力。在食品真空冷冻干燥处理时，为了强化升华过程，可以改变干燥室内压力，让热板热量传递到表面，让表面温度接近但又稍低于共溶点，提高已干层的导热性，让冷冻干燥效果更好。

4.改善冻干工艺。在食品干燥冷冻的过程中，冻干工艺是非常重要且非常复杂的一项工艺，主要有三个基本环节，即加热、真空处理和制冷。在加热环节中，要确保选择合理的加热方式，以便于能有效抑制食物中微生物。由于在升华时会吸收一定的热量，所以也要注意出现加热过度的现象，一般来说食品温度不超过-30℃。在进行真空处理时，往往需要借助真空箱对食物进行处理，在进入真空箱后，食物冰晶升华压力提高，食品干燥效果也会得到提高。要提高冻干效果，就要对真空箱压力进行有效控制，由专业人员来调整和控制真空箱的运行参数。在食品制冷时，可以借助真空泵等设备把干燥箱中的不凝气体排出，以达到良好的干燥效果。

5.提高操作人员的技术水平。在食品冷冻干燥中，食品的保鲜效果和程度在一定程度上会直接受到操作人员技术水平的影响，因此要不断提高操作人员的专业技术水平，要求操作人员熟练掌握真空冷冻干燥工艺的技术要点和操作流程，在操作时严格执行工艺的技术流程和标准。同时要时刻关注前沿的科技和技术，积极引进先进的技术和设备，不断提高自身的综合水平，让食品干燥效果达到更好。

综上所述，在食品加工过程中真空冷冻干燥是一种比较常见的加工工艺，可以有效延长食品的保质期，方便食品更便捷地运输。在冷冻食品加工中，需要结合食品品种来选择合适的加工工艺和設备，严格按照相关标准执行各道工序，通过多种干燥方式组合的形式，或者对加工工艺进行优化，让加工食品的质量得到保证，同时有效降低食品加工企业的生产成本，保证食品企业的经济效益。与此同时，食品加工企业还要加强对工作人员和技术人员的培养，树立创新意识，不断优化真空冷冻干燥技术，提高食品加工效率以及食品质量。

作者简介：贺清辉，男，汉族，江西吉安人，硕士研究生，工程师，研究方向为保健食品质量及工艺研究。

黄文华，男，汉族，浙江温州人，硕士研究生，工程师，研究方向为保健食品质量及工艺研究。

通信作者：王红刚，男，蒙古族，河南南阳人，博士研究生，副教授，研究方向为中药质量评价及药效物质基础研究。