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真空冷凍干燥技術原理簡介及發(fā)展
一、 真空冷凍干燥的定義與優(yōu)點：
定義與優(yōu)點：制品經*凍結，并在一定的真空條件下使冰晶升華，從而達到低溫脫水的目的，此過程即稱為冷凍干燥（Freeze-drying），簡稱凍干。
凍干的固體物質由于微小的冰晶體的升華而呈現多孔結構，并保持原先凍結時的體積，加水后極易溶解而復原，制品在升華過程中溫度保持在較低溫度狀態(tài)下（一般低于-250C），因而對于那些不耐熱的物質，諸如酶、激素、核酸、血液和免疫制品等的干燥尤為適宜。干燥的結果能排出95~99%以上的水份，有利于制品的長期保存。制品干燥過程是在真空條件下進行的，故不易氧化。針對部分生化藥物的化學、物理、生物的不穩(wěn)定性，凍干已被實踐證明是一種非常有效的手段。隨著生化藥物與生物制劑的迅速發(fā)展，凍干技術將越來越顯示其重要性與*性。
食品凍干原理：水（H2O）在不同壓力和溫度下，可呈現固態(tài)（冰）、液態(tài)（水）和氣態(tài)（蒸氣）。由液態(tài)轉為氣態(tài)稱為“蒸發(fā)”，由固態(tài)轉為氣態(tài)稱為“升華”。要實現升華必須具備一定的條件，對于純水來說，這個條件大致是：壓力低于610Pa，溫度低于0℃。由于食品中存在的水不是純水，所以升華的條件略有差異。利用這個原理，人們只要預先將食品凍結好，再建立低氣壓條件，并提供適當的升華潛熱，則食品中的冰即可升華而被脫除掉，這樣就可獲得凍干食品。
二、凍干食品的品質：
凍干食品除易于長期貯存和便于長途運輸外，還有許多*的優(yōu)點：保鮮保營養(yǎng)。由于在低溫和低氣壓（缺氧）條件下生產，能有效地防止物料中某些成份的分解或氧化，也能抑制微生物和酶的有害作用，從而保持了食品的新鮮度和營養(yǎng)成份。
形、色、味不變。在升華過程中，水以分子狀態(tài)由表及里逐步被脫除掉，不破壞組織結構，不帶走天然色素和芳香物質，因而形、色、味都幾乎和鮮品一樣。
復水性好。在升華過程中，食品中的冰晶位置形成了似海綿那樣的微孔，因而凍干食品浸入水中后，很快便能吸水復原，好似鮮品。
食用方便。由于已洗切好，而且復水極快，因而直接食用或烹調都極為方便。
可凍干的食品 ：幾乎所有含水的食品都可以進行凍干，但對某些糖分含量或膠質含量過高的食品以及共晶點溫度過低的食品，凍干都相對困難。可凍干的各類食品，舉例如下：
○ 蔬菜類：香蔥、胡蘿卜、大蒜、洋蔥、生姜、辣椒、山藥、菠菜、菜花、青豆、食用菌等。
○ 水果類：蘋果、桃、梨、杏、紅棗、草莓、香蕉、菠蘿、哈密瓜等。
○ 肉類：牛肉、羊肉、豬肉、雞肉、蛇肉、甲魚等。
○ 水產類：魚片、蝦仁、蟹肉、墨魚絲、銀魚等。
○ 方便食品類：方便面輔料、牛肉面輔料，肉丸、湯料、寵物飼料等。
○ 速溶飲料類：咖啡、牛奶、豆?jié){、果汁、蜂王漿等。
○ 調味品類：各種烹調用調味品。
○ 醫(yī)藥類：鹿茸、鹿血、蚯蚓、蝎子、土鱉、人參、黨參、當歸、大黃、各種保健食品等。
三、食品真空凍干詳解
凍干食品是將新鮮食品快速冷凍后，送入真空容器中脫水而成，在真空條件下，水分由固態(tài)冰升成氣，從而使物料脫水干燥。用凍干工藝制成的食品，不僅色、香、味、形俱全，而且保存了食品中的維生素、蛋白質等營養(yǎng)物質。食用前，稍微加工，幾分鐘內就會復原為新鮮食品。
凍干食品不要冷藏設備，密封包裝后，可在常溫下長期貯存、運輸和銷售，三五年內不變質。由于凍干食品有5％含水量，質量好、重量輕，可大大降低其經營費用。例如，蕃茄醬經凍干工藝加工后，1000克新鮮蕃茄醬可加工出凍干蕃茄醬粉320克，一加水即復原為蕃茄醬。深受人們喜愛。如今，凍干蕃茄醬已成為蕃茄醬的換代產品。
在真空凍干食品的生產中，一般有選料、清洗、切分、漂燙、殺菌等工序。它要清除附著在根莖葉的蟲和卵以及泥沙，用磁場除去金屬雜物，用靜電除去毛、鱗片等異物，避免加熱過度，無論蒸煮還是浸漬，都要按工藝要求去辦，只有把好前處理關，才有可能產出高品質凍干食品。對前處理的物品進行速凍，凍結得越快，物品中結晶越小，對物品結構組織破壞就小。凍結時間短，蛋白質在凝聚和濃縮作用下，不會發(fā)生質變。
速凍后的食品須迅速進行真空升華干燥，要求真空度很快達到升華壓力，并及時供給升華熱能來維護升華溫度不變，一般采用輻射加熱。
凍干食品呈多孔狀，組織表面比原來擴大100~150倍，因此與氧氣接觸的機會增加，從低溫低壓下恢復常壓時，應在氮氣環(huán)境中進行。粉碎、包裝應在相對濕度30~40％、溫度25℃以下進行。為保持干制食品含水5％以下，包裝內應放入干燥劑以及吸附微量水分。包裝材料應選擇透氣性差、強度高、顏色深為好。
凍干技術可加工各種蔬菜、水果、魚肉、方便面、調味品以及咖啡、茶葉、中藥等。
凍干食品生產線包括前處理、速凍、升華干燥和包裝等環(huán)節(jié)。為了給速凍庫和升華干燥倉創(chuàng)造正常工作條件，必須配套制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、設備監(jiān)控系統(tǒng)和物料運輸系統(tǒng)，還要配套蒸汽鍋爐和循環(huán)水。凍干生產線的zui關鍵設備是升華干燥倉，它是一個很大的臥式圓筒，筒內裝有多層加熱器，料盤插進多層加熱架之間。料車沿天軌從前處理間（裝料）、經速凍庫（速凍）和干燥倉（升華干燥脫水）到包裝（卸料），再沿天軌回到前處理間。這樣循環(huán)運料，非常便捷、衛(wèi)生而安全。水汽冷阱裝置于加熱架兩側（或獨立于倉外），加熱架上的加熱板，經過專門的表面處理，能以輻射方式向物料傳遞熱能（升華熱）水汽冷阱能快速捕獲由物料升華出來的水汽。將一個干燥倉的料由速凍庫運進干燥只需5分鐘，從而保證凍料不融。
我國是農業(yè)大國，有豐富的蔬菜、肉食及水產資源，將此類食品資源加工成凍干食品，采用國產的凍干加工設備，其價格僅為進口設備的1／4。抓住西部大開發(fā)的機遇，開發(fā)凍干蔬菜、凍干牛肉干等大宗食品出口，是一項前景看好，利潤大，風險小的出口創(chuàng)匯項目。長期以來，我國的農牧產品一直徘徊在出口原料或初級加工階段，給人一種技術含量低的總體感覺。通過開發(fā)凍干蔬菜和肉食等，將提高我國出口食品的檔次，獲得較高的附加值（每公斤凍干菜按品種為100元~300元）。我國各地都有一些當地的名優(yōu)特產品，經過用凍干工藝加工后，就成為脫水的名優(yōu)特產品。