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1、真空冷冻干燥技术在果蔬贮藏加工中的应用第 1 页 共 8 页真空冷冻干燥技术及其在果蔬加工中的应用林仔健(重庆文理学院林学与生命科学学院, 食品科学与工程系)摘要：摘要：介绍了真空冷冻干燥技术的历史，国内外现状，原理、特点。综述了冷冻干燥食品 简要的生产工艺流程、国内外发展现状、未来趋势及其在果蔬贮藏加工方面的应用。 关键词：关键词：真空冷冻干燥；果蔬；应用；发展Application of vacuum freeze-drying Technology in fruit and vegetable processingLin Zijian (College of Food Science,
2、Jiangnan University )AbstractAbstract：This article clarifies the principle and characteristic of vacuum freeze-dryingThe development and trend of applications and the processing in the fruit and vegetabe industry of the Vacuum freeze-drying are reviewed briefly KeywordsKeywords：vacuum freeze-drying；
3、fruit and vegetable；application；development中国是世界果蔬生产大国，苹果产量达 1700 多万吨，居世界第一位，柑橘产量为 1000万吨，居世界第三位。但中国人均水果占有量仅为发达国家的七分之一，且中国水果以鲜食为主。据了解，目前中国果蔬加工量不及 l0 ，而发达国家 70以上的果蔬都经过了加工处理。随着果蔬加工的飞速发展，干燥作为果蔬加工中不可缺少的环节更将被人们所关注1。常压高温干燥、真空干燥、微波干燥等都有应用，而相比之下，真空冷冻干燥作为干燥中的重要手段将被更广泛地应用于果蔬干制中2 。1 1真空冷冻干燥概述真空冷冻干燥概述1 11 1 定义定
4、义真空冷冻干燥(又称冷冻升华干燥)，将 湿 物 料 冻 结 到 共 晶 点 温 度下 , 使 物 料 中 的 水 分 变 成 固 态 冰 , 然 后 在 较 高 真空 环 境 下 , 通 过 给 物 料 加 热 , 将 冰 直 接 升 华 成 水蒸 气 , 再 用 真 空 系 统 中 的 水 汽 凝 结 器 将 水 蒸 气 冷凝 , 从 而 获 得 干 燥 制 品 的 技 术 。是将含水物料冻结后，置于真空之下，并供给一定的热量，使物料中的水直接升华并排走，获得干制品的一种方法，是目前国际上最先进的食品保鲜加工技术，冷冻干燥得到的产物称作冻干物(1yophilizer)，该过程也被称作冻干(1
5、yophi1iZation 或 Freeze-Drying)。真空冷冻干燥技术在果蔬贮藏加工中的应用第 2 页 共 8 页1 12 2 原理原理3食品脱水，一般采用两种方式，一种是加热蒸发，另一种是冻结升华。采用冻结升华方式时，水在不同压力和温度下，可呈现为固态(冰)、液态(水)和气态(汽)。升华具备一定的条件，对纯水来说，这个条件大致是气压低于 600pa(低真空)，温度低于 0。食品中含的不是纯水，升华的压力和温度都有所降低。而真空冷冻干燥就是采用这种速冻升华脱水的办法。只要预先将食品速冻到共熔点温度以下，然后对盛装食品的容器抽真空，则食品中的冰即可升华而脱出，从而得到干燥脱水食品。冻干过
6、程是由周围逐渐向内部进行的，干燥层逐渐增厚，并形成多孔结构。升华吸热，需要在最后阶段补充热量，通过干燥层不断传递给冻结部分，在干燥与冻结分界的升华面上，水分子得到加热后，脱离升华面，沿毛细孔跑到周围环境中，而周围环境中的气压因低于升华面上的饱和蒸汽压，这样就造成一个小分子向外迁移的动力。在干燥过程中,食物必须处于真空冷冻状态，且需维持物品温度低于三相点温度。2.2.真空冷冻干燥果蔬食品的特点真空冷冻干燥果蔬食品的特点真空冷藏干燥技术在果蔬贮藏及加工应用方面具有能保持新鲜食品的外观形状及其原有的色、香、味和各种营养成分，天然卫生，复水性能极佳等诸多特点。真空冷冻干燥食品加工时的低温、低压工艺条件
7、，使之与其他冷藏、冷冻或干燥食品相比具有许多不可比拟的优点。2.12.1 色、形、味基本不变色、形、味基本不变冻干食品的干燥过程是正在真空条件下进行的，水分在速冻以后以冰晶形式存在升华时，食品中的可溶性物质在原位置就地析出，这就避免了一般干燥方法中由于物料内部水分向其表面毛细流动迁移而将可溶性物质和营养物质携带至物料表面所造成的营养损失和物料表面硬化等不良现象。冷冻干燥后的食品不易氧化，不破坏组织结构，不带走天然色素和芳香物质，可保留原来的结构和外观形态，亦可保留新鲜果蔬中的芳香物质，特别是那些易挥发热敏性成分不损失，因而能最大限度的保持原食品的色香味。有些新鲜蔬菜、水果经脱水后，由于香味，糖
8、分被浓缩，吃起来比原来更香甜可口，比如，采用真空冷冻干燥所得的香蕉产品的风味比热风干燥、真空干燥、微波干燥都要好4。2.22.2 最大限度保留食品营养成分最大限度保留食品营养成分在低温和低压下干燥，可使一些热敏性和极易氧化的物质损失大大减少，最大限度地保存食品中的维生素、碳水化合物、蛋白质等营养成分和叶绿素、生物酶、氨基酸的物质。真空冷冻干燥技术在果蔬贮藏加工中的应用第 3 页 共 8 页因冻干食品是在低温（缺氧）条件下完成，细菌不易滋生、氧化，营养成分损失少。根据美国陆军委托食品研究所测定：冻干干燥法对豆类青菜、甜玉米等食品中的蛋白质无损害，维生素 C，-胡萝卜素和其他水溶性维生素仅损失 5
9、%，脂溶性维生素则完全不受损失。如食品中最易破坏的维生素 C 也能保持在 90%以上，而热风吹干只能保留 59%，阴干仅保留 7%，晒干则更少，仅仅保留 4%。国外资料研究表明，保存了 1-2 年的冻干食品的营养完全可以代替新鲜食品。2.32.3 复水性极好复水性极好真空冷冻干燥食品由于在升华前先冻结，形成稳定的固体骨架，所以水分升华后，固体骨架基本保持不变，干制品不失原有的固体结构，保持着原有的形状。而在升华干燥过程中，固态冰晶升华成水蒸气后在食品物料中留下大量空隙，而是冻干食品具有干燥的海绵状多孔性结构，食品因此具有理想的速溶性和快速复水性。复水后的食品更接近新鲜食品，无论其外观和形态及口
10、味都与冻干前没有差异，复水率可达 90%以上。2.42.4 易于保存且保存期长易于保存且保存期长真空冷冻干燥食品均采用真空包装或充氮包装，并避光保存。由于其含水量极少（多数食品5%），因而包装后可常温贮存，运输及销售过程中不许低温保藏，与速冻食品不同。在密封包装后不需添加任何抗氧化剂，就可在常温下保存 3-5 年，在真空充气包装条件下常温保存甚至可达十年。2 25 5 实用简单方便，重量轻，易于运输实用简单方便，重量轻，易于运输真空冷冻干燥食品脱水彻底、重量轻、方便运输，可在常温常期贮藏保管，尤其适合于长途运输及野外作业，如军事、航海、勘探等特殊环境下的食品供给。由于洗净并切好，可直接食用或烹
11、调极为方便。有的蔬菜和水果干品，不经复水便可食用，香脆可口，在快餐及其他即食食品中有广泛运用。同时，它也是一种家用的方便食品。3 3 果蔬真空冷冻干燥技术路线果蔬真空冷冻干燥技术路线原料一品选一清洗一分切一冻结一升华干燥一包装一成品53 31 1 前处理前处理前处理指对加工食物的预处理，包括选料、清洗、切分、漂烫、杀菌。其目的是清除杂物，清除细菌、霉菌等微生物引起的变质。注意清除附着在根茎叶上的虫、卵、泥砂，并避免加热过度。只有把好前处理关，才有可能产出高品质的冻干食品。3 32 2 速冻速冻真空冷冻干燥技术在果蔬贮藏加工中的应用第 4 页 共 8 页食品速冻是指食品降温时，3Omin 内迅速
12、通过最大冰晶生成带，并使中心温度达到共熔点 5以下。将经过前处理的果蔬进行速冻，冻结温度必须低于相应的三相点温度。冻结得越快，物品中结晶越小，对结构组织，尤其对毛细管组织，破坏就小。冻结可在升华干燥室中进行，批量大时，可采用专用速冻设备。3 33 3 升华干燥升华干燥速冻后的食品须迅速进行真空升华干燥。要求真空度很快达到升华压力，并保持升华压力低于三相点压力。在整个升华过程中，要供给升华热能来维持升华温度不变。一般冷冻干燥多采用辐射加热方式，热量由上下两加热板以辐射形式传给物料。3 34 4 包装包装冻干食品的包装是很关键的，由于冻干食品是在低温低压下加工，所得到的冻干食品组织呈多孔状，表面组
13、织比原来扩大 100150 倍，与氧气接触的机会增加，所以，从低温低压下恢复常压时，最好在氮气环境中进行。粉碎、包装应在相对湿度 30-40，25下进行。为保持干燥食品含水量在 5 以下，包装袋内应放人干燥剂以吸附微量水分。包装材料以透气性差、强度高、颜色深的为好，以免氧化变质。4 4 真空冷冻干燥技术在果蔬贮藏加工中的应用真空冷冻干燥技术在果蔬贮藏加工中的应用4 41 1 国外真空冷冻干燥食品工业现状国外真空冷冻干燥食品工业现状食品冷冻干燥源于 20 世纪 30 年代，1930 年，Flosdorf 首次进行食品的冻干实验，1 940 年英国 Fikidd 提出了冻干食品的处理技术，1943
14、 年在丹麦出现了最原始的食品冻干设备，1961 年英国食品部公布冷冻干燥法用于食品工业是一种获得优质食品的方法，并在Berdeen 试验工厂开始工业生产。1965 年全球已有冻干食品厂 50 多家6。近 30 年来，食品冻干技术在日、美、西欧发展迅速，技术设备、工艺日趋成熟和完善，食品冻干已向自动化、大型化、工业化方向发展，整个生产过程可由电脑全自动控制7。据有关部门统计，目前美国每年消费冷冻干燥食品 500 万吨，日本 160 万吨，法国150 万吨，其它国家数量也很可观8。日本、美国及欧洲等地每年约需冷冻干燥大蒜粉6000 吨，可见冷冻干燥食品的国际市场很大。在日本消费市场的脱水类食品中，
15、冷冻干燥食品的比重已达 49。日本方便面调料(包括冻干蔬菜、虾仁等)的需求量达 70 多亿袋。全美方便食品中，冷冻干燥食品占 40 。香港、新加坡和韩国每年从国外进口冷冻干燥食品达 5 0 0 亿日元、冷冻干燥食品在发达国家的普及已达相当高的程度9。近年来，真空冷冻干燥技术及相关设备等已在美国、法国、德国、瑞典等发达国家果蔬深加工领域被真空冷冻干燥技术在果蔬贮藏加工中的应用第 5 页 共 8 页迅速应用，并得到不断提升。这些技术与设备的合理应用，使发达国家果蔬加工增值能力得到明显提高。4 42 2 国内真空冷冻干燥果蔬国内真空冷冻干燥果蔬加工工业现状果蔬储藏加工中应用真空冷冻干燥技术，在中国发
16、展起步较晚。20 世纪60 年代后期才开始在北京、上海等地建立一些实验性冻干设施。直至上世纪 80 年代后期，冻干食品的生产在中国才有较大发展，青岛第二食品厂率先引进日本冻干设备，生产冻干葱、冻干姜片等。近几年，由于国际国内市场对冻干食品的需求量越来越大。目前，山东、江苏、浙江、湖南、新疆、福建等地相继建成了一批冻干食品厂l0，引进了一些国外的真空冷冻干燥生产线，主要是小批量生产，用于出口，产量还比较低。目前中国生产的冷冻干燥果蔬食品主要有：大蒜片、胡萝卜、土豆等 20 多个品种，年产量不足 3000 吨。主要用于供应特殊部门和出口，投入国内市场的很少，家庭消费基本是空白。目前，中国真空冷冻干燥果蔬深加工设施与技术水平较低，难以满足行业发展需要，大型、高速的成套设备长期大量依赖进口。据 2000 年的数字显示，进口设备占国内在用设备的 40 以上。生产企业规模小、实力不强、经济效益不高；冷冻干燥果蔬食品生产缺乏冻干工艺的技术支持；质量控制环节薄弱；发展带有盲
