真空冷凍干燥食品加工工藝的研究

張婷婷

摘? 要：真空冷凍干燥技術在食品加工中得到了廣泛應用。通過分析真空冷凍干燥食品加工工藝基本原理和基本流程，分析真空冷凍干燥技術在食品加工中的應用，分析冷凍干燥技術的發展，應進一步探討并改進應用真空冷凍技術進行不同食品加工的工藝，進一步探討冷凍干燥技術的不同組合，合理運用凍干技術加工食品，獲得品優質高的食物制品。

關鍵詞：真空冷凍干燥技術? 基本原理? 基本流程? 加工工藝? 食品加工

Abstract： Vacuum freeze-drying technology has been widely used in food processing. By analyzing the basic principles and procedures of vacuum freeze-drying food processing technology， analyzing the application of vacuum freeze-drying technology in food processing， and analyzing the development of freeze-drying technology， we should further explore and improve the application of vacuum freezing technology for different food processing processes ， Further explore the different combinations of freeze-drying technology， rationally use freeze-drying technology， and obtain high-quality food products.

Key Words： Vacuum freeze-drying technology; Basic principle; Basic process; Processing technology; Food processing

真空冷凍干燥是將含有水分的物料預先凍結成固體，然后在真空狀態下從冰晶狀態直接升華為水蒸氣的一種干燥方法，即利用冰晶升華的原理，在高度真空的環境下，將食品物料的水分直接從冰固體升華為蒸汽。真空冷凍干燥食品加工工藝將真空干燥物料中的水分是在液態下轉化為汽態干制食品，為目前最先進的能夠保留食品原有營養成分、顏色和味道，便于運輸和儲藏，且復水性好的食品加工技術。真空冷凍干燥技術簡稱凍干技術，是真空技術與冷凍技術相結合的新型干燥脫水技術，在食品工業中應用較為廣泛，應用該技術獲得的凍干食品有效提高了食品質量和附加值，與綠色食品、保健食品、方便食品三大食品發展趨勢相吻合，凍干食品逐漸受到人們關注和青睞。

1? 基本原理和流程

1.1 基本原理

水有可以相互轉換和共存固液氣三種相態，真空冷凍干燥技術基本原理是基于三種相態的變化。水、冰和水蒸氣在溫度和水蒸氣壓分別為0.0098℃和610.5Pa（三相點）時可共存且相互平衡，冰在三相點以下時可由固相直接升華為氣相。在高真空狀態下，利用升華原理不經過冰的融化，直接將預先凍結食品中的水分轉變為水蒸氣而被除去，達到冷凍干燥的目的。

1.2 基本流程

前處理、預凍、速凍、真空脫水干燥、后處理為真空冷凍干燥食品加工工藝的基本流程，這是一個循序漸進的過程。

前處理。為清除雜質，便于升華干燥，應對固態食品原料進行選料、清洗、切分、燙漂、裝盤等預處理;真空低溫濃縮或冷凍濃縮是對液態食品原料的預處理方法。

預凍。為便面影響產品質量，預凍食品物料的溫度、時間和速度應合理掌握。一般將低于物料共熔點5～10℃左右作為預凍溫度，預凍時間應充分（低于共熔點溫度后約2h），預凍速度應由實驗確定，一般控制在每分鐘下降1～4℃為宜。

速凍。要求凍結速度快凍結時間短，終了溫度在-30℃左右，終了中心溫度在共晶點以下，這可迅速固化食品中的水分，減輕機械損壞細胞的程度，避免蛋白質變質，使凍干食品形態與凍干前相同，避免抽真空時出現的起泡、收縮、濃縮等現象。

真空脫水干燥。食品物料凍結后要迅速進行升華干燥，即在真空條件下食品吸熱并及時供給熱能維持升華溫度，使食品中的冰晶轉化為水蒸氣從其表面逸出;升華干燥后要提高溫度至45℃左右進行解析干燥，當料溫與板溫趨于一致時可結束干燥過程，這可清除食品中少量較牢固的結合水，達到成品水分含量。整個過程約需8～9h。

后處理。出倉時機為倉內真空度達到大氣壓力，出倉后立即檢查、稱量并采用真空或充氮包裝干燥后的食品，避免吸收大量的水分和氧氣。包裝時，應選用密閉性好、強度高、顏色深的包裝材料，其中防治干燥劑，維持干制食品含水量在5%以下。

2? 真空冷凍干燥技術在食品加工中的應用

2.1 山楂冷凍干燥工藝及質量標準研究

張采瓊等[1]研究表明，凍干山楂最佳工藝為物料厚度75mm，升溫速率3.0℃/h，預凍時間6h，解析溫度60℃;枸櫞酸在25～2500μg/mL范圍內線性關系良好，平均回收率為96.72%，RSD為1.19%，說明優選的山楂真空冷凍干燥工藝穩定可行，建立的高效液相色譜法靈敏快捷，準確度高，可用于控制山楂凍干飲片的質量。

2.2 真空冷凍干燥香椿揮發性成分分析

孫曉健等[2]研究表明，對凍干處理前后的與香椿特征性風味有關的揮發性有機硫化物進行分析比較，發現凍干后與香椿風味有關的硫化丙烯、3，4-二甲基噻吩、2，5-二甲基噻吩、2-巰基-3，4-二甲基-2，3-二氫噻吩等物質含量無明顯變化，為應用該技術儲藏香椿提供一定理論基礎。

2.3 對玉木耳粉粉體特性和營養成分的影響

梁曉君等[3]研究表明，真空冷凍干燥玉木耳粉營養物質含量保存效果最好，其次為微波真空干燥，熱風干燥對營養物質損耗較大，超微粉碎在一定程度上能提高玉木耳粉營養物質的溶出率，說明玉木耳真空冷凍干燥超微粉較適合用作功能食品深加工原料。

2.4 魷魚干復水特性研究

余銘等[4]研究表明，真空冷凍干燥的魷魚干水分含量和氧化程度均為最低，電鏡掃描圖顯示魷魚干肌纖維內部有大量疏松多孔的蜂窩狀結構;復水率指標顯示，真空冷凍干燥復水最快;復水過程，部分結合水向不易流動水遷移，不易流動水含量顯著增加，且占比90%以上，自由水含量也有所提升;低場核磁共振分析表明真空冷凍干燥的魷魚干復水效果最好，復水后可截留更多的自由水。熱泵干燥的魷魚干復水效果與自然干燥的接近，熱風干燥的復水最差。干燥方式對干制品復水效果影響顯著，真空冷凍干燥和熱泵干燥技術有利于水產品干制。

2.5 不同干燥方式對黃瓜質構特性的影響

楊佳敏[5]研究顯示，真空冷凍干燥后黃瓜的含水率最高，樣品干燥后體積收縮率最小，色澤最接近新鮮黃瓜的顏色，復水時間最短，復水性最好，但冷凍干燥時間最長、耗能最多;熱風干燥過程所需的時間最短，干燥速率最快;熱風干燥的黃瓜干復水后干硬度和咀嚼性最大，黏性最小;真空冷凍干燥的黃瓜干硬度和咀嚼性小，黏聚性最大，可見應用該技術制的黃瓜干品質最好，熱風干燥所得的黃瓜干品質最差，自然干燥的黃瓜干品質得不到保證。

2.6 真空冷凍干燥馬鈴薯雪花全粉及即食馬鈴薯泥加工工藝

薛海[6]研究表明：（1）升華干燥真空度和溫度分別為100Pa和76℃，解析干燥真空度和溫度分別為70Pa和45℃，裝料量7.5kg/m2為真空冷凍干燥馬鈴薯雪花全粉的最佳工藝條件，其凍干速率為11.262%/h;（2）獲得的雪花全粉顆粒均一，表面褶皺較小，可保留的結晶度較高，結構較少破壞;糊化度相對較低，具有較高的焓值和較好的熱穩定性;（3）即食馬鈴薯泥的最佳配方：基料為馬鈴薯雪花全粉，食鹽、味精、胡椒粉、香菜末和蔥油的添加百分比分別為1.5%、1.0%、0.3%、6.0%和6.0%;（4）即食馬鈴薯泥最佳復水比為1：5，色度變化較小，馬鈴薯泥的品質和雪花全粉復水性優于熱風干燥全粉;（5）即食馬鈴薯泥復水前呈均一的淺黃色雪花片狀或粉末狀，水分、灰分、還原糖、砷、鉛含量分別為7.81%、0.47%、0.187%、0.1mg/kg、0.1mg/kg，菌落總數2cfu/g，致病菌未檢出;復水成泥后呈淡黃棕色，質地均一細膩，馬鈴薯香氣濃郁，咸度適宜。

2.7 在新品種桑果干制備中的應用

真空冷凍干燥技術在果桑新品種桑果干制備的最佳工藝參數為干燥溫度50℃、真空度20Pa、干燥時間72h，3個品種桑果含水率分別為2.97%、3.03%、2.56%，原花青素保留率分別為73.86%、76.32%、70.55%，具有很好的應用前景[7]。

2.8 生姜真空冷凍干燥方便制品工藝技術

切片厚度12mm，預凍溫度和時間分別為-40℃和2h，姜片和姜絲冷凍干燥時間分別為16h和19h為最佳工藝參數，在此條件下得到優質的凍干生姜制品具有較好的復水性能、感官品質和耐儲藏性能[8]。

3? 冷凍干燥技術的發展

3.1 超聲波噴霧-冷凍干燥技術

超聲波噴霧-冷凍干燥制備的粉體能更好地保留高湯總體風味[9]。利用超聲波噴霧-冷凍干燥制備的粉體呈球型顆粒狀，粒徑較小，含水量低，堆積密度小，溶解性好，粉體具有較好的粒形;經超聲波噴霧-冷凍干燥處理的樣品相比于真空冷凍干燥和噴霧干燥處理的樣品在揮發性化合物種類和含量上都能更好的還原樣品的總體風味，為進一步制備風味更優的海鮮湯汁粉末提供理論性基礎[10]。

3.2 微波真空冷凍干燥技術

研究顯示[11]，狀態最為活躍的自由水在干燥過程中最先被除去，在90～180min內脫除的速率最快;提高微波功率能夠加快水分遷移的速度，有利于干燥的進行;微波功率為400W和500W時，蛋清粉峰值溫度較高從而引起蛋白質結構由有序變為無序;增大微波功率，雞蛋清凝膠結構的孔道和孔徑也隨之增加，結構也變得較為疏松，為微波真空冷凍干燥雞蛋清粉提供參考。

3.3 熱板-微波聯合真空冷凍干燥技術

熱板-微波聯合真空冷凍干燥茭白工藝優化的研究表明，加熱板溫度為30℃、脫水轉換點為72%、微波功率為3kW為最優的熱板-微波聯合凍干工藝參數[12]。

綜上所述，真空冷凍干燥技術在食品加工中得到廣泛應用。為保證新鮮食物色香味及營養物質不損失，一般應選擇熱敏性高、極易氧化的食品作為物料，以保持物料原有形態結構，具有良好的復水性，提高制品質量和檔次。應進一步探討并改進應用真空冷凍技術進行不同食品加工的工藝，進一步探討冷凍干燥技術的不同組合，合理運用凍干技術，獲得品優質高的食物制品，滿足人民群眾不斷增長的物質生活需要的新型食品。

參考文獻

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[4] 余銘，梁鉆好，周偉光，等.LF-NMR動態分析4種干燥方式下魷魚干的復水特性[J/OL].食品工業科技：1-8[2020-10-28]. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20200610.1525.008.html.

[5] 楊佳敏.不同干燥方式對黃瓜質構特性的影響[J].現代食品，2019（12）：185-191.

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