真空冷凍干燥食品的加工工藝研究

□ 岳 軍 阜新市檢驗檢測認證中心

1 真空冷凍干燥食品加工的基本原理和流程

1.1 基本原理

水有固液氣3種不同的相態(tài)，真空冷凍干燥食品加工工藝則是利用了水的這3種不同相態(tài)。當(dāng)水、冰和水蒸氣在溫度和水蒸氣壓分別為 0.009 8 ℃和610.5 Pa的時候可以相互平衡，冰在三相點以下則可以直接由固態(tài)升華為氣態(tài)[1]。在高真空的狀態(tài)下則可以利用升華的原理，直接將食品進行冷凍，整個過程中水分將會直接轉(zhuǎn)化為水蒸氣，進而達到冷凍干燥的 效果。

1.2 基本流程

在采用真空冷凍干燥食品加工工藝的過程中，需要在前期做好相應(yīng)的預(yù)處理工作，對于一些雜質(zhì)進行處理，保證食品的干燥，這樣有利于后期進行冷凍干燥。在完成預(yù)處理以后，需要進行預(yù)凍處理，為了保證冷凍干燥的效果，要對預(yù)凍溫度進行合理控制，預(yù)凍時間應(yīng)該足夠充足，盡可能控制在每分鐘下降1～4 ℃左右。在進行速凍的過程中時間一定要短，終了溫度應(yīng)該控制在-30 ℃左右，這個溫度可以快速地固化食品中的水分并且避免蛋白質(zhì)出現(xiàn)變質(zhì)[2]。當(dāng)食品凍結(jié)完成以后，需要快速的升華干燥，讓食品中的冰晶轉(zhuǎn)化為水蒸氣。之后將溫度提高到45 ℃左右，保證料溫和板溫趨于一致，目的是為了清除較為牢固的結(jié)合水。整個真空脫水干燥的過程大約為8～9 h。在完成整個操作以后，需要對食品進行后期包裝處理，包裝過程應(yīng)選擇密封性好，顏色較深且強度高的包裝 材料。

2 真空冷凍干燥食品的加工工藝中存在的問題

2.1 無法保證冷凍恒溫

雖然現(xiàn)階段的真空冷凍干燥食品加工工藝已經(jīng)較為成熟，但在具體的應(yīng)用過程中，仍然存在一些問題。其中最為主要的一個問題是冷凍恒溫?zé)o法得到保證。食品進行冷凍干燥加工的過程中，需要對食品進行預(yù)凍，由于凍結(jié)時間和溫度的差異性導(dǎo)致食品的冷凍質(zhì)量存在一定問題。隨著時代不斷的發(fā)展，物流鏈變得越來越長，這極易因環(huán)境的溫度差異導(dǎo)致在運輸過程中出現(xiàn)食品腐敗或者變質(zhì)的情況。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題的食品流入市場，其不僅會影響相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟效益，也會嚴重威脅到人們的健康安全。

2.2 干燥效果不夠理想

因食品在冷凍的過程中會產(chǎn)生一些細小的冰晶，若不及時對冰晶進行處理，則在后期加工過程中將會嚴重影響到干燥的質(zhì)量。目前我國在食品真空冷凍干燥過程中一般采用慢速冷凍技術(shù)，其應(yīng)用范圍較廣，但仍存在許多缺陷。在慢速冷凍過程中，細胞內(nèi)的水分會始終以液態(tài)形式存在，當(dāng)內(nèi)外壓強存在差異時，內(nèi)部水分就會沖破細胞壁而產(chǎn)生一個個細小的冰晶，這直接導(dǎo)致食品中的一些營養(yǎng)物質(zhì)流失，且對于后續(xù)的食品保存也不利[3]。采用快速冷凍方式，則能有效避免上述問題的發(fā)生，但目前我國使用較多的仍是慢速冷凍技術(shù)，這直接導(dǎo)致整個干燥效果會不理想。

3 真空冷凍干燥食品的加工工藝的強化策略

3.1 高壓電場真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù)

高壓電場真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù) 的優(yōu)點在于前期的設(shè)備成本投入較低，且在干燥過程中能夠有效保持物料溫度，在很大程度上能夠保存食品中本身含有的營養(yǎng)物質(zhì)，但該技術(shù)也存在后期干燥時間較長的缺點。該技術(shù)在應(yīng)用過程中，可將食品在高壓電場中進行預(yù)處理，這樣能有效節(jié)省后續(xù)的干燥時間，此外，還能提高食品細胞的通透性。如采用該技術(shù)對海參進行處理的過程中，前期進行3～5 h的高壓電場干燥，再直接采用真空冷凍技術(shù)，通過各種方式干燥后的海參在復(fù)水率和蛋白質(zhì)含量上都遠遠高于傳統(tǒng)技術(shù)所干燥的海參含量[4]。該技術(shù)不僅擁有上述優(yōu)點，而且十分節(jié)能，適合被廣泛推廣和應(yīng)用。

3.2 熱風(fēng)真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù)

熱風(fēng)真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù)原理是直接利用空氣中的熱量將食品中的水分蒸發(fā)，其優(yōu)點在于成本較低且產(chǎn)能較高，但整個干燥時間較長，無法保證食品的質(zhì)量[5]。例如，在對黃瓜進行干燥時，采用該技術(shù)相比單一的熱風(fēng)冷凍干燥技術(shù)更加有效，其不僅能夠減少食品中營養(yǎng)元素的流失，同時也能有效降低產(chǎn)品的消耗。該技術(shù)較適用于對蔬菜和茶類的干燥處理。

3.3 改變干燥室的壓力

通過改變干燥室的內(nèi)部壓力能夠有效地強化升華過程。干燥室內(nèi)部壓力的改變，可將熱板的熱量直接傳遞到升華表面，這使得表面溫度能夠接近但又稍低于共溶點。這樣能有效提高已干層的導(dǎo)熱性，達到更好的冷凍干燥效果。一般情況下，在常溫和常壓狀態(tài)下，氣體的導(dǎo)熱性和壓力之間存在極小的關(guān)系，但當(dāng)壓力較低時隨著氣體變得越來越稀薄，會導(dǎo)致壓力也慢慢降低[6]。因此需要對干燥室的壓力進行適當(dāng)?shù)母淖儯源藖磉_到更好的冷凍干燥效果。

4 結(jié)語

綜上所述，如今我國食品真空冷凍干燥工藝已較為成熟，但為了更好地滿足社會發(fā)展需求，在未來發(fā)展過程中，仍需要對相關(guān)工藝進一步的優(yōu)化及完善。針對當(dāng)前工藝中存在的問題進行處理，達到高效冷凍干燥食物的目的，推進我國食品行業(yè)更好地發(fā)展。