冷凍干燥

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

  冷凍干燥技術的歷史

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

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

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

  　　1935年，凍干技術引起了各國學者的重視，學者們改進了凍干技術，在凍干過程中采用強制加熱，加快了凍干過程;

  　　1940年，采用該項技術來保存青霉素及血漿，推動了該項技術的應用。二戰(zhàn)之后凍干技術應用于商業(yè)生產，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開始真正應用于醫(yī)藥生物工業(yè)中。

  　　1950年代后，各種形式的冷凍干燥設備相繼出現，技術進一步得到提高。

  冷凍干燥原理

  　　根據熱力學中的相平衡理論，水的三相點(汽、液、固三相共存)溫度為0.0098℃，三相點壓力為609.3pa(4.57mm/mg)在水的相變過程中，當壓力低于三相點壓力時，固態(tài)冰可以直接轉化為氣態(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預先冷凍，使物質中的游離水結晶，凍結成固體，泳后在高真空條件下使物質中的冰晶升華，待冰晶升華后再除去物質中部分吸附水，Z終得到殘余水量為1-4%左右的干制品。

  冷凍干燥技術的特點

  　　1、在食品冷凍干燥的過程中必須要將溫度控制在零下40℃到零上55℃這一范圍之內，同時在加工的過程中必須要使得周圍的環(huán)境處于高真空的狀態(tài)，所以這種加工方式對熱敏感度高和非常容易出現氧化問題的食品加工當中，它在保留了食品自身味道的同時也使得事物的營養(yǎng)成分得到了很好的保護。

  　　2、干燥之后的產品不會失去原有的骨架結構，可以*大程度的保持材料原有的形狀。

  　　3、冷凍干燥技術加工出來的食品具有多孔的結構，所以它具有很好的復水性，同時其溶于水的速度也非常快，在這樣的情況下食物的新鮮程度也有了很好的保障。

  　　4、在升華的過程中可以讓溶于水的物質順利的析出，這樣也有效的防止了其他干燥方法因為物料內部的水分向物質表面轉移而使得養(yǎng)分和無機鹽大量流失，可以在*大程度上保持物質的營養(yǎng)成分。

  　　5、冷凍干燥食品在生產的過程中采用的是真空或者是沖氮包裝，同時還可以在避光的條件下進行保存，所以這類物質保質期可以長達五年，和速凍食品相比，不需要運輸存儲，這種加工方法可以十分有效的提高產品的質量。

  冷凍干燥工藝流程

  　　在食品加工中采用冷凍干燥技術，主要經過四個流程，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

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

  　　在冷凍干燥食品過程中需要水槽、臺案、食品甩干機、切菜儀器等加工設備。在食品加工過程中，需要注意一點，對蔬菜進行冷凍干燥處理時需要認真清理蔬菜根莖上的泥沙灰塵以及蟲子，保證食品安全。在食品加工中應用冷凍干燥技術，為提高其食品加工質量，必須做好前期處理工作。

  　　2、食品速凍

  　　食品加工中，加工的食品儲存在速凍庫，防止食品變質。速凍庫的溫度是共晶點溫度或比其*少低十攝氏度。食物種類繁多，不同種類的食物的共晶點的溫度不同，例如水果的共晶點是零下七攝氏度，所在在冷凍水果時保持速凍庫的溫度為零下二十攝氏度即可。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溫度，在了解食品的凍結溫度之后，在食品加工中，要保證食品內零水分，將其凍透。

  　　如果在真空條件下凍結食品，食品中存有的水分會蒸發(fā)，食品容易在這種情況下變質，破壞食品安全。食品加工中應用冷凍干燥技術要注意凍結時間，一般只要兩到三小時即可，在之后需要有一個小時的保溫過程，保證食品凍結效果，實現食品速凍目標。

  　　一般來說，前期處理過的食品在加工中進行速凍，凍結速度較快，使用時間較短，食品中結晶較少，有利于維持食品的營養(yǎng)價值。

  　　3、升華溫度

  　　對食品進行冷凍干燥處理過程中，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程中吸收大量的熱量，因此在升華溫度過程中需要加熱食品，保證升華溫度環(huán)節(jié)的食品安全。

  　　不同類型的食品所需的熱量不同，主要依據食品升華的溫度、加熱方式決定，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

  　　因為經過真空冷凍加工技術處理過的食品一般呈多孔狀，組織的表面會比原來擴大一百到一百五十倍，所以和氧氣接觸的機會會增加，因此從低溫低壓下恢復至常壓時，應該避免和氧氣接觸，若能夠在純氮氣環(huán)境中進行*好。

  　　粉碎、包裝應在相對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)境中進行。為保持干質食品含水量小于百分之五，包裝內可輔助放入干燥劑以吸附微量的水分，包裝材料應選擇強度高、顏色深、不透氣的材料。

  冷凍干燥技術在食品中的應用

  　　冷凍干燥技術在我國食品加工中應用越來越廣泛，涉及食品類的冷凍干燥產品種類繁多。市場上已有的冷凍干燥產品包括蔬菜類、水果類、肉禽類、水產品類、方便食品類、飲料類、調味料類、保健食品類、食品工業(yè)原料類及其他制品。

  　　1、冷凍干燥果蔬脆片

  　　果蔬營養(yǎng)價值高，但是容易變質腐爛，一般都很難運輸和長期貯藏，具有較強的時令性和地域性。

  　　隨著技術的革新與發(fā)展，對果蔬進行深加工形成脫水蔬菜和冷凍干燥果蔬，將果蔬中所含過多水分脫去，而果蔬中所含葉綠素和維生素仍能保存，食用時只要將果蔬浸入清水中即可復原，并保留果蔬原來的色澤、營養(yǎng)和風味。冷凍干燥果蔬脆片越來越流行，據相關部門統(tǒng)計，我國脫水蔬菜出口量迅猛增加，尤其是在世界總產量中的比例也越來越大。

  　　果蔬脆片現在成為一類新型食品，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、蘋果、哈密瓜、草莓、菠蘿、桃子、葡萄等。一些學者對冷凍干燥技術進行了研究，結果表明冷凍干燥技術能夠更好地保留原材料的營養(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、運輸，而且能有效調節(jié)果蔬生產淡旺季節(jié)，同時Z大限度地保留蔬菜原來的色澤、營養(yǎng)和風味，冷凍干燥果蔬作為新的食品種類將會越來越受到消費者的歡迎。

  　　2、冷凍干燥肉制品

  　　目前，在國內外市場上冷凍干燥肉制品已達到相當高的比例，且保持著迅猛發(fā)展的態(tài)勢。這是由于冷凍干燥既提高肉制品的品質、延長產品保質期、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、增加肉制品附加值和銷售渠道。因此，眾多學者對肉制品的冷凍干燥技術進行了研究。

  　　在冷凍干燥肉制品中，水產品也是一項研究熱點，市場上已有的水產品包括蝦仁、干貝、海參、魷魚、甲魚、海蟄、海菜等。

  　　3、冷凍干燥沖調飲品

  　　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、顆粒狀或塊狀的經沖飲用的飲料制品即為沖調飲品。例如，咖啡、茶葉等固體飲料，以及果汁、果茶、菜汁、保健茶、營養(yǎng)茶、營養(yǎng)沖劑、紅綠茶等。沖調飲品結合冷凍干燥技術既營養(yǎng)又容易沖調，迎合了消費者在快節(jié)奏的生活中對營養(yǎng)健康的需求。

  　　由于冷凍干燥技術能Z大限度地保留原料原來的色澤、營養(yǎng)和風味，同時冷凍干燥沖調飲品質量輕、體積小，易于包裝攜帶;含水量低，微生物生長受到YZ，易于保存;同時速溶性好，方便人們飲用。隨著人們生活水平的不斷提高，沖調飲品類將得到持續(xù)發(fā)展，也將為增強人們體質和滿足人類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，生產方便主食的干燥方法主要有熱風干燥、微波干燥、微波熱風干燥、冷凍干燥等。許多學者對比這幾種干燥方法發(fā)現，冷凍干燥技術生產出的方便主食口感好，營養(yǎng)物質保持完整、復水性好，干燥效果明顯*于其他干燥方法，并且由于低溫操作的原因，特別適合營養(yǎng)強化食品的生產。

  　　目前，方便米飯、方便面都是比較常見的主食類，而且種類越來越豐富，而方便粥也越來越受歡迎，目前市場比較流行的粥類有銀耳蓮子粥、綠豆粥、小米粥、香菇粥、海鮮粥等，這些粥品多是人們日常食用的粥類，具有大眾化和普遍性，更易被接受。

  　　5、其他冷凍干燥產品

  　　對于保健品而言，冷凍干燥在延長產品保質期的同時，可以Z大限度降低其活性成分和營養(yǎng)成分的損失。市場上已有采用冷凍干燥技術制備的保健品，如人參、鹿茸、蜂王漿、蜂蜜、花粉、冬蟲夏草、天麻、三七、當歸、首烏、鱉粉、甲魚、龜類等。