冷凍干燥

• 　　冷凍干燥技術(shù)是指在低溫下將藥品溶液凍結(jié)，然后在真空條件下升華干燥，除去冰晶(祛除水分)，升華結(jié)束后再進(jìn)行解吸(解析)干燥，除去部分結(jié)合水的方法。

  冷凍干燥技術(shù)的歷史

  　　1813年，英國(guó)的華萊斯頓(Wol-laston)發(fā)明了真空冷凍干燥技術(shù);

  　　1890年Altman在制作顯微鏡下觀察的組織和細(xì)胞切片時(shí)，為了保持原來(lái)的成分又不使樣品變形，使用了該技術(shù)，從而創(chuàng)建了生物制品的冷凍干燥技術(shù);

  　　1909年沙克爾(Shackell)用凍干技術(shù)對(duì)抗毒素、菌種、狂犬病毒及其他生物制品進(jìn)行了凍干保存，目的是使制品易于儲(chǔ)藏并且避免蛋白樣品的高溫變性;

  　　1935年，凍干技術(shù)引起了各國(guó)學(xué)者的重視，學(xué)者們改進(jìn)了凍干技術(shù)，在凍干過(guò)程中采用強(qiáng)制加熱，加快了凍干過(guò)程;

  　　1940年，采用該項(xiàng)技術(shù)來(lái)保存青霉素及血漿，推動(dòng)了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。二戰(zhàn)之后凍干技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn)，如凍干菌種、培養(yǎng)基、荷爾蒙、維生素、人血漿及藥品等，使真空冷凍干燥技術(shù)開(kāi)始真正應(yīng)用于醫(yī)藥生物工業(yè)中。

  　　1950年代后，各種形式的冷凍干燥設(shè)備相繼出現(xiàn)，技術(shù)進(jìn)一步得到提高。

  冷凍干燥原理

  　　根據(jù)熱力學(xué)中的相平衡理論，水的三相點(diǎn)(汽、液、固三相共存)溫度為0.0098℃，三相點(diǎn)壓力為609.3pa(4.57mm/mg)在水的相變過(guò)程中，當(dāng)壓力低于三相點(diǎn)壓力時(shí)，固態(tài)冰可以直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的水蒸氣即冰晶升華。

  　　冷凍干燥即是把含有大量水的物質(zhì)預(yù)先冷凍，使物質(zhì)中的游離水結(jié)晶，凍結(jié)成固體，泳后在高真空條件下使物質(zhì)中的冰晶升華，待冰晶升華后再除去物質(zhì)中部分吸附水，Z終得到殘余水量為1-4%左右的干制品。

  冷凍干燥技術(shù)的特點(diǎn)

  　　1、在食品冷凍干燥的過(guò)程中必須要將溫度控制在零下40℃到零上55℃這一范圍之內(nèi)，同時(shí)在加工的過(guò)程中必須要使得周?chē)沫h(huán)境處于高真空的狀態(tài)，所以這種加工方式對(duì)熱敏感度高和非常容易出現(xiàn)氧化問(wèn)題的食品加工當(dāng)中，它在保留了食品自身味道的同時(shí)也使得事物的營(yíng)養(yǎng)成分得到了很好的保護(hù)。

  　　2、干燥之后的產(chǎn)品不會(huì)失去原有的骨架結(jié)構(gòu)，可以*大程度的保持材料原有的形狀。

  　　3、冷凍干燥技術(shù)加工出來(lái)的食品具有多孔的結(jié)構(gòu)，所以它具有很好的復(fù)水性，同時(shí)其溶于水的速度也非?？?，在這樣的情況下食物的新鮮程度也有了很好的保障。

  　　4、在升華的過(guò)程中可以讓溶于水的物質(zhì)順利的析出，這樣也有效的防止了其他干燥方法因?yàn)槲锪蟽?nèi)部的水分向物質(zhì)表面轉(zhuǎn)移而使得養(yǎng)分和無(wú)機(jī)鹽大量流失，可以在*大程度上保持物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)成分。

  　　5、冷凍干燥食品在生產(chǎn)的過(guò)程中采用的是真空或者是沖氮包裝，同時(shí)還可以在避光的條件下進(jìn)行保存，所以這類(lèi)物質(zhì)保質(zhì)期可以長(zhǎng)達(dá)五年，和速凍食品相比，不需要運(yùn)輸存儲(chǔ)，這種加工方法可以十分有效的提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

  冷凍干燥工藝流程

  　　在食品加工中采用冷凍干燥技術(shù)，主要經(jīng)過(guò)四個(gè)流程，分別是前期處理、速凍、升華溫度和包裝。

  　　1、加工食品的前期處理

  　　采用冷凍干燥技術(shù)需要對(duì)加工食品進(jìn)行前期處理，處理環(huán)節(jié)主要有:清潔食品、切分食品、熱燙食品、對(duì)食品進(jìn)行殺菌、食品抗氧化處理、甩干以及食品裝盤(pán)等環(huán)節(jié)。

  　　在冷凍干燥食品過(guò)程中需要水槽、臺(tái)案、食品甩干機(jī)、切菜儀器等加工設(shè)備。在食品加工過(guò)程中，需要注意一點(diǎn)，對(duì)蔬菜進(jìn)行冷凍干燥處理時(shí)需要認(rèn)真清理蔬菜根莖上的泥沙灰塵以及蟲(chóng)子，保證食品安全。在食品加工中應(yīng)用冷凍干燥技術(shù)，為提高其食品加工質(zhì)量，必須做好前期處理工作。

  　　2、食品速凍

  　　食品加工中，加工的食品儲(chǔ)存在速凍庫(kù)，防止食品變質(zhì)。速凍庫(kù)的溫度是共晶點(diǎn)溫度或比其*少低十?dāng)z氏度。食物種類(lèi)繁多，不同種類(lèi)的食物的共晶點(diǎn)的溫度不同，例如水果的共晶點(diǎn)是零下七攝氏度，所在在冷凍水果時(shí)保持速凍庫(kù)的溫度為零下二十?dāng)z氏度即可。為提高食品的冷凍干燥水平，需要全面掌握各食品的共晶點(diǎn)溫度，在了解食品的凍結(jié)溫度之后，在食品加工中，要保證食品內(nèi)零水分，將其凍透。

  　　如果在真空條件下凍結(jié)食品，食品中存有的水分會(huì)蒸發(fā)，食品容易在這種情況下變質(zhì)，破壞食品安全。食品加工中應(yīng)用冷凍干燥技術(shù)要注意凍結(jié)時(shí)間，一般只要兩到三小時(shí)即可，在之后需要有一個(gè)小時(shí)的保溫過(guò)程，保證食品凍結(jié)效果，實(shí)現(xiàn)食品速凍目標(biāo)。

  　　一般來(lái)說(shuō)，前期處理過(guò)的食品在加工中進(jìn)行速凍，凍結(jié)速度較快，使用時(shí)間較短，食品中結(jié)晶較少，有利于維持食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

  　　3、升華溫度

  　　對(duì)食品進(jìn)行冷凍干燥處理過(guò)程中，需要升華食品溫度，主要目的是為了升華食品中殘存的水分。水在升華為水蒸氣的過(guò)程中吸收大量的熱量，因此在升華溫度過(guò)程中需要加熱食品，保證升華溫度環(huán)節(jié)的食品安全。

  　　不同類(lèi)型的食品所需的熱量不同，主要依據(jù)食品升華的溫度、加熱方式?jīng)Q定，所以在食品升華溫度這一環(huán)節(jié)要注意其溫度要低于食品的崩解溫度，同時(shí)要加快速凍食品的升華干燥加工，在真空條件下看，一般使用輻射加熱提供升華加工所需的熱量。

  　　4、食品包裝

  　　因?yàn)榻?jīng)過(guò)真空冷凍加工技術(shù)處理過(guò)的食品一般呈多孔狀，組織的表面會(huì)比原來(lái)擴(kuò)大一百到一百五十倍，所以和氧氣接觸的機(jī)會(huì)會(huì)增加，因此從低溫低壓下恢復(fù)至常壓時(shí)，應(yīng)該避免和氧氣接觸，若能夠在純氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行*好。

  　　粉碎、包裝應(yīng)在相對(duì)濕度百分之三十多到百分之四十、溫度零下二十五攝氏度以下的環(huán)境中進(jìn)行。為保持干質(zhì)食品含水量小于百分之五，包裝內(nèi)可輔助放入干燥劑以吸附微量的水分，包裝材料應(yīng)選擇強(qiáng)度高、顏色深、不透氣的材料。

  冷凍干燥技術(shù)在食品中的應(yīng)用

  　　冷凍干燥技術(shù)在我國(guó)食品加工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，涉及食品類(lèi)的冷凍干燥產(chǎn)品種類(lèi)繁多。市場(chǎng)上已有的冷凍干燥產(chǎn)品包括蔬菜類(lèi)、水果類(lèi)、肉禽類(lèi)、水產(chǎn)品類(lèi)、方便食品類(lèi)、飲料類(lèi)、調(diào)味料類(lèi)、保健食品類(lèi)、食品工業(yè)原料類(lèi)及其他制品。

  　　1、冷凍干燥果蔬脆片

  　　果蔬營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，但是容易變質(zhì)腐爛，一般都很難運(yùn)輸和長(zhǎng)期貯藏，具有較強(qiáng)的時(shí)令性和地域性。

  　　隨著技術(shù)的革新與發(fā)展，對(duì)果蔬進(jìn)行深加工形成脫水蔬菜和冷凍干燥果蔬，將果蔬中所含過(guò)多水分脫去，而果蔬中所含葉綠素和維生素仍能保存，食用時(shí)只要將果蔬浸入清水中即可復(fù)原，并保留果蔬原來(lái)的色澤、營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。冷凍干燥果蔬脆片越來(lái)越流行，據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)脫水蔬菜出口量迅猛增加，尤其是在世界總產(chǎn)量中的比例也越來(lái)越大。

  　　果蔬脆片現(xiàn)在成為一類(lèi)新型食品，目前已有的蔬菜包括番茄、辣椒、蓮菜、卷心菜、香菜、香蔥、洋蔥、菠菜、香菇、山藥、西蘭花、胡蘿卜、甘薯等，水果包括桂圓、香蕉、蘋(píng)果、哈密瓜、草莓、菠蘿、桃子、葡萄等。一些學(xué)者對(duì)冷凍干燥技術(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明冷凍干燥技術(shù)能夠更好地保留原材料的營(yíng)養(yǎng)且口感較其他干燥方式更好。

  　　冷凍干燥果蔬不僅便于貯存、保管、運(yùn)輸，而且能有效調(diào)節(jié)果蔬生產(chǎn)淡旺季節(jié)，同時(shí)Z大限度地保留蔬菜原來(lái)的色澤、營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，冷凍干燥果蔬作為新的食品種類(lèi)將會(huì)越來(lái)越受到消費(fèi)者的歡迎。

  　　2、冷凍干燥肉制品

  　　目前，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上冷凍干燥肉制品已達(dá)到相當(dāng)高的比例，且保持著迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì)。這是由于冷凍干燥既提高肉制品的品質(zhì)、延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期、提高干制品的檔次，又可以制作即食肉制品、豐富肉制品的種類(lèi)、增加肉制品附加值和銷(xiāo)售渠道。因此，眾多學(xué)者對(duì)肉制品的冷凍干燥技術(shù)進(jìn)行了研究。

  　　在冷凍干燥肉制品中，水產(chǎn)品也是一項(xiàng)研究熱點(diǎn)，市場(chǎng)上已有的水產(chǎn)品包括蝦仁、干貝、海參、魷魚(yú)、甲魚(yú)、海蟄、海菜等。

  　　3、冷凍干燥沖調(diào)飲品

  　　以糖(或不加糖)、果汁(或不加果汁)、植物抽提物及其他配料為原料，加工制成粉末狀、顆粒狀或塊狀的經(jīng)沖飲用的飲料制品即為沖調(diào)飲品。例如，咖啡、茶葉等固體飲料，以及果汁、果茶、菜汁、保健茶、營(yíng)養(yǎng)茶、營(yíng)養(yǎng)沖劑、紅綠茶等。沖調(diào)飲品結(jié)合冷凍干燥技術(shù)既營(yíng)養(yǎng)又容易沖調(diào)，迎合了消費(fèi)者在快節(jié)奏的生活中對(duì)營(yíng)養(yǎng)健康的需求。

  　　由于冷凍干燥技術(shù)能Z大限度地保留原料原來(lái)的色澤、營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，同時(shí)冷凍干燥沖調(diào)飲品質(zhì)量輕、體積小，易于包裝攜帶;含水量低，微生物生長(zhǎng)受到Y(jié)Z，易于保存;同時(shí)速溶性好，方便人們飲用。隨著人們生活水平的不斷提高，沖調(diào)飲品類(lèi)將得到持續(xù)發(fā)展，也將為增強(qiáng)人們體質(zhì)和滿(mǎn)足人類(lèi)生活需要等方面起到更加重要的作用。

  　　4、冷凍干燥主食

  　　方便主食主要包括方便面、方便米飯、方便粥、餛飩、餃子、包子等。目前，生產(chǎn)方便主食的干燥方法主要有熱風(fēng)干燥、微波干燥、微波熱風(fēng)干燥、冷凍干燥等。許多學(xué)者對(duì)比這幾種干燥方法發(fā)現(xiàn)，冷凍干燥技術(shù)生產(chǎn)出的方便主食口感好，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保持完整、復(fù)水性好，干燥效果明顯*于其他干燥方法，并且由于低溫操作的原因，特別適合營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化食品的生產(chǎn)。

  　　目前，方便米飯、方便面都是比較常見(jiàn)的主食類(lèi)，而且種類(lèi)越來(lái)越豐富，而方便粥也越來(lái)越受歡迎，目前市場(chǎng)比較流行的粥類(lèi)有銀耳蓮子粥、綠豆粥、小米粥、香菇粥、海鮮粥等，這些粥品多是人們?nèi)粘Ｊ秤玫闹囝?lèi)，具有大眾化和普遍性，更易被接受。

  　　5、其他冷凍干燥產(chǎn)品

  　　對(duì)于保健品而言，冷凍干燥在延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期的同時(shí)，可以Z大限度降低其活性成分和營(yíng)養(yǎng)成分的損失。市場(chǎng)上已有采用冷凍干燥技術(shù)制備的保健品，如人參、鹿茸、蜂王漿、蜂蜜、花粉、冬蟲(chóng)夏草、天麻、三七、當(dāng)歸、首烏、鱉粉、甲魚(yú)、龜類(lèi)等。