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?淺析食品真空冷凍干燥機(jī)技術(shù)原理及前景

    真空冷凍干燥技術(shù)在zui近的二十年中取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著人們環(huán)保意識(shí)、健康意識(shí)的進(jìn)一步加強(qiáng)，必將對(duì)消費(fèi)品的品質(zhì)提出更高要求。生活節(jié)奏的不斷加快，人們對(duì)方便快餐食品的需求也將日趨旺盛。所有這些都將有力地推動(dòng)真空冷凍干燥技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使其應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。因此，真空冷凍干燥必將成為二十一世紀(jì)的重要應(yīng)用技術(shù)。

真空冷凍干燥的基本原理

　　真空冷凍干燥是將含水物料凍結(jié)后，在真空環(huán)境下加熱，使物料中水分直接除去，從而使物料脫水獲得凍干制品。真空冷凍干燥屬于物理脫水，了解它應(yīng)該從水的三相圖開(kāi)始。

　　在低壓下水的相變過(guò)程和常壓下大體相似，但相變時(shí)的具體溫度不同。例如在103 Pa壓力下，固態(tài)冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)水的溫度略高于0℃，而液態(tài)水轉(zhuǎn)化為蒸汽的溫度為6.3℃，可見(jiàn)降低壓力后冰點(diǎn)變化不大，而沸點(diǎn)卻大大降低了?？梢韵胂螅?dāng)壓力降低到某一值時(shí)，沸點(diǎn)即與冰點(diǎn)相重合，固態(tài)冰就可以不經(jīng)液態(tài)而直接變?yōu)闅鈶B(tài)，這時(shí)的壓力稱為三相點(diǎn)壓力，相應(yīng)的溫度稱為三相點(diǎn)溫度。

水的相平衡圖

　　水的三種聚集態(tài)隨溫度和壓強(qiáng)不同而變化，以壓強(qiáng)為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)表示水的聚集態(tài)，稱為水的相平衡圖。由圖可以看出，OS,OL，OK三條曲線把相圖分成三個(gè)區(qū)域，即氣相、液相、固相。OS曲線為氣固兩相平衡共存的狀態(tài)，這時(shí)的水蒸氣壓強(qiáng)為水的飽和蒸汽壓，OL曲線為液固兩相平衡共存的狀態(tài)，OK曲線為氣液兩相平衡共存的狀態(tài)，K為水的臨界點(diǎn)，K點(diǎn)溫度為374℃，壓強(qiáng)為2.11×10⁷Pa，在此點(diǎn)液態(tài)水不存在。O點(diǎn)為三條曲線的交點(diǎn)，即三相點(diǎn)，三相點(diǎn)溫度為0.01℃，三相點(diǎn)壓力為610.5Pa，是水的三相平衡共存的狀態(tài)。真空冷凍干燥是在三相點(diǎn)以下進(jìn)行的。

凍干食品的特點(diǎn)

　　由于真空冷凍干燥在低溫低壓下進(jìn)行，而且水分不經(jīng)過(guò)液態(tài)直接升華，真空冷凍干燥產(chǎn)品可確保食品中蛋白質(zhì)、維生素等各種營(yíng)養(yǎng)成份，特別是那些易揮發(fā)的熱敏性成份不損失，因而能zui大限度地保持原有的營(yíng)養(yǎng)成份，有效地防止干燥過(guò)程中的氧化、營(yíng)養(yǎng)成份的轉(zhuǎn)化和狀態(tài)變化。冷凍干燥制品成海綿狀、無(wú)干縮、復(fù)水性*、食用方便、含水分極少，相應(yīng)包裝后可在常溫下長(zhǎng)時(shí)間保存和運(yùn)輸。

因此賦予其產(chǎn)品許多特殊的性能：

　　1.脫水比較*，有利于長(zhǎng)時(shí)間貯存。

　　2.物料干燥過(guò)程在凍結(jié)狀態(tài)下完成，與其它干燥方法相比，其產(chǎn)品相對(duì)于新鮮物料的收縮率要小得多，較好地保存了其原料的組織結(jié)構(gòu)和外觀形態(tài)。

　　3.不存在表面硬化問(wèn)題，且內(nèi)部呈多孔的海綿狀，因而具有優(yōu)異的復(fù)水性。這一性能在即食方便食品中體現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　4.由于干燥過(guò)程在很低的溫度下進(jìn)行，而且基本隔絕了空氣，有效地抑制了熱敏物質(zhì)的生物的、化學(xué)的或物理的變化。充分保存了原料中的營(yíng)養(yǎng)成份和活性物質(zhì)，較好地保持了原料的天然色澤和氣味。

　　5.減少了產(chǎn)品的含水量，降低了重量，便于運(yùn)輸。

食品真空冷凍干燥技術(shù)的運(yùn)用

　　由于真空冷凍干燥具有其它干燥方法*的優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)問(wèn)世以來(lái)越來(lái)越受到人們的青睞，在醫(yī)藥、生物制品和食品方面的應(yīng)用已日益廣泛。

1 在特殊食品用途中的加工

　　在航天、航海、旅游、登山、探險(xiǎn)等野外作業(yè)所用的食品中已廣泛使用真空冷凍干燥技術(shù)。

2 在嗜好及香味、調(diào)味食品中的應(yīng)用

　　咖啡、茶以及各種香、調(diào)味料滿足人們的嗜好及對(duì)香味、滋味的感官要求。由于有效成份的不穩(wěn)定性，使用傳統(tǒng)的干燥方法難以滿足這一點(diǎn)。真空冷凍干燥低溫、高真空度的加工方式使其在該領(lǐng)域很快找到了用武之地，并且產(chǎn)品深受大眾的喜愛(ài)，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，在同類產(chǎn)品中的比例不斷提高。

凍干花椒

3 在保健食品和方便食品中的應(yīng)用

　　真空冷凍干燥制品能良好地保存加工原料的營(yíng)養(yǎng)保健成份以及色、香、味、形。這一優(yōu)良性能在方便快餐食品中體現(xiàn)尤為出色，表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，如日本的方便食品中約有50%是冷凍干燥食品。

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