摘 要：真空冷凍干燥食品加工工藝在我國(guó)的應(yīng)用非常普遍，隨著近些年該技術(shù)水平的提高和各項(xiàng)輔助設(shè)備的完善，各種食品保存時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，物流規(guī)模也越來(lái)越大。但是，真空冷凍干燥食品加工仍然存在一定的問(wèn)題，需要引起相關(guān)人員的重視。本文簡(jiǎn)單分析了真空冷凍干燥食品加工工藝中存在的問(wèn)題及其原因，并提出相應(yīng)的優(yōu)化方法，希望對(duì)該工藝的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：真空;冷凍干燥食品;加工工藝

Abstract：Vacuum freeze-drying food processing technology is very common in China， with the improvement of this technical level and the improvement of auxiliary equipment in recent years， a variety of food preservation time is getting longer and longer， logistics scale is also growing. However， vacuum freeze-dried food processing still has some problems， need to attract the attention of relevant personnel. This paper briefly analyzes the problems of vacuum freeze-drying food processing technology， analyzes the reasons， and puts forward the corresponding optimization methods， hoping to help the development of this process.

Key words：Vacuum; Frozen and dried food; Processing process

中圖分類號(hào)：TS205

真空冷凍干燥食品加工工藝是在世界范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可的食品加工技術(shù)，它是將食品冷凍，在保證食品原有外觀和味道的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸、儲(chǔ)藏的方法[1-5]。該技術(shù)不僅能大大增加物流運(yùn)輸?shù)木嚯x，確保食物在運(yùn)達(dá)更遠(yuǎn)的地點(diǎn)之后仍然不會(huì)腐敗變質(zhì)，還能保證食品原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在禽肉類、海鮮類食品的運(yùn)輸中十分常見(jiàn)。

1 真空冷凍干燥食品加工在食品加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 真空冷凍干燥原理

真空冷凍干燥是根據(jù)熱力學(xué)中的相平衡理論實(shí)現(xiàn)的。水的三相點(diǎn)（汽、液、固三相共存）溫度為0.009 8 ℃，三相點(diǎn)壓力為609.3 Pa。在水的壓力低于三相點(diǎn)時(shí)，固態(tài)的冰可以直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的水蒸氣，這一現(xiàn)象稱為冰晶升華。真空冷凍干燥是把含有大量水分的食品進(jìn)行預(yù)凍，讓食品中游離的水分變成結(jié)晶，冷凍成固體，然后在真空環(huán)境中使冰晶升華，接下來(lái)去除食品中的部分吸附水，最終得到殘余水量為1%～4%的干燥食品。

1.2 真空冷凍干燥特點(diǎn)

真空冷凍干燥食品加工技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中需要嚴(yán)格控制溫度，尤其在凍干的過(guò)程中，需要將溫度控制在-40～-55 ℃。在加工時(shí)，環(huán)境必須處于高度真空狀態(tài)，這種加工技術(shù)能夠較好地保持熱敏感度高、容易氧化的食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，能最大限度地保留食品的口感，而且食品原有的結(jié)構(gòu)在干燥之后也不會(huì)受到破壞，能夠較好地保留食品原有的形狀。另外，利用真空冷凍干燥技術(shù)加工過(guò)的食品表面具有多孔結(jié)構(gòu)，所以通常具有較好的復(fù)水性，能夠快速吸水，保證新鮮程度。在升華的過(guò)程中，溶于水的物質(zhì)還能夠快速析出，能夠很好地阻止食品內(nèi)部的無(wú)機(jī)鹽流失。不僅如此，真空冷凍干燥技術(shù)由于是對(duì)食品進(jìn)行真空包裝或者充氮包裝，在避光常溫環(huán)境中，食品的保質(zhì)期通常較長(zhǎng)，一般可以達(dá)到5年左右，大大延長(zhǎng)了食品的保存時(shí)間。

1.3 真空冷凍干燥在國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展

真空冷凍干燥技術(shù)最早起源于前蘇聯(lián)，1943年在美國(guó)制藥工業(yè)中應(yīng)用之后，才在世界范圍內(nèi)普及開(kāi)來(lái)。直到20世紀(jì)60年代，這項(xiàng)技術(shù)才應(yīng)用在食品中，隨即世界各國(guó)開(kāi)始建立自己的真空冷凍干燥食品加工廠，并逐漸將這一技術(shù)工業(yè)化。時(shí)至今日，該技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在食品加工中幾乎成為不可或缺的一種。我國(guó)在20世紀(jì)70年代建立了試驗(yàn)基地，但由于當(dāng)時(shí)市場(chǎng)對(duì)這一技術(shù)的接受度不高，這些基地隨后逐漸被拆除。隨著我國(guó)食品工業(yè)的發(fā)展，以及人們對(duì)真空冷凍干燥食品需求的增加，這一技術(shù)重新在我國(guó)煥發(fā)出生機(jī)，我國(guó)已經(jīng)有越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始應(yīng)用這一技術(shù)，逐漸取得了令人滿意的成果。

1.4 真空冷凍干燥技術(shù)在食品加工中的影響因素

真空冷凍干燥食品加工技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，會(huì)受到一些因素的影響：①預(yù)冷速率。預(yù)冷過(guò)程中，食品會(huì)產(chǎn)生冰晶，這些冰晶會(huì)影響干燥速度。研究結(jié)果表明，結(jié)冰的速度和冰晶狀態(tài)和數(shù)量之間有直接的關(guān)系，而且在對(duì)大多呈條狀、塊狀的果蔬類食品使用真空冷凍干燥技術(shù)時(shí)，食品基本上可以保持原有的品質(zhì)，與傳統(tǒng)的慢速冷凍相比，不僅不會(huì)造成食品品質(zhì)下降，還能保證口感。②預(yù)凍終點(diǎn)溫度。食品內(nèi)的液體會(huì)在真空下快速蒸發(fā)，造成食品體積收縮、營(yíng)養(yǎng)流失，所以在預(yù)凍時(shí)，一定要嚴(yán)格控制溫度，使溫度保持在食品的共晶點(diǎn)溫度以下，通常低于共晶點(diǎn)溫度5～10 ℃為佳。

2 現(xiàn)階段真空冷凍干燥食品加工工藝應(yīng)用中存在的問(wèn)題

2.1 冷凍恒溫得不到保證

真空冷凍干燥食品加工技術(shù)需要對(duì)食品進(jìn)行預(yù)凍，食品在凍結(jié)的過(guò)程中，凍結(jié)時(shí)間和溫度的差異，會(huì)導(dǎo)致食品冷凍情況不佳的現(xiàn)象。而且隨著物流鏈的延長(zhǎng)，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，食品的保存環(huán)境有可能發(fā)生變化，如果環(huán)境之間存在溫度差異，食品無(wú)法保證在恒溫的環(huán)境中運(yùn)輸，也有可能發(fā)生腐敗、變質(zhì)的情況，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，還有可能給人們的健康造成損害。

2.2 干燥效果不理想

食品在冷凍過(guò)程中，表面會(huì)產(chǎn)生大量細(xì)小的冰晶，這些冰晶顆粒如果沒(méi)有及時(shí)清除，在后期加工的過(guò)程中，會(huì)對(duì)食品的干燥速度造成極大影響。在慢速冷凍的情況下，食品細(xì)胞外的細(xì)胞液也會(huì)發(fā)生凍結(jié)，以固體的形式存在，而由于慢速冷凍的客觀條件所限，細(xì)胞內(nèi)的水分仍然以液態(tài)的形式存在，這種內(nèi)外壓強(qiáng)的不平衡會(huì)將細(xì)胞內(nèi)的水逐漸向外擠壓，沖破細(xì)胞壁，產(chǎn)生細(xì)小的冰晶，造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外流，對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的保留非常不利。然而在快速冷凍的條件下，冰狀結(jié)晶生成速度較快，其速度遠(yuǎn)大于細(xì)胞內(nèi)液體向外擴(kuò)散的速度，這時(shí)冰狀結(jié)晶體積小、密度小，能夠在細(xì)胞外壁上形成保護(hù)層，阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的外流。而且，快速冷凍的食品上結(jié)晶較少，也大大提高了干燥處理的效率。但現(xiàn)階段，我國(guó)很多真空冷凍干燥食品加工技術(shù)仍然在應(yīng)用慢速冷凍，使得食品的干燥處理仍然不夠徹底，達(dá)不到理想的效果。

2.3 不能根據(jù)食材選擇合適的加工方式

應(yīng)用真空冷凍干燥食品加工技術(shù)的食品大都是肉類，而且為了便于運(yùn)輸和售賣，食材經(jīng)常會(huì)預(yù)先進(jìn)行切片、稱重。根據(jù)不同的食品，應(yīng)選擇不同的干燥方式，比如，體積較大的肉塊，可以適當(dāng)選擇慢速冷凍;切片較薄的肉類和魚(yú)類，應(yīng)盡量選擇快速冷凍，這樣既能保證食品的新鮮，還能盡量減少營(yíng)養(yǎng)的外流。然而在實(shí)際加工的過(guò)程中，很多加工方并沒(méi)有注意根據(jù)食品的不同選擇合適的冷凍干燥方式。通常，在冷凍完成之后還要至少保溫1 h，保證食品的凍結(jié)效果，但是很多加工企業(yè)對(duì)于時(shí)間沒(méi)有進(jìn)行精準(zhǔn)的把控，甚至擅自省略了這一步驟。

3 真空冷凍干燥食品加工的設(shè)備優(yōu)化

如今，我國(guó)市場(chǎng)上銷售的很多凍干設(shè)備會(huì)根據(jù)加工食品的不同而進(jìn)行分類，然而普遍沒(méi)有根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境細(xì)分應(yīng)用模式。很多凍干設(shè)備都采取統(tǒng)一的處理方法，沒(méi)有對(duì)同一類別食品中不同的細(xì)類進(jìn)行優(yōu)化，這使得在食品加工的過(guò)程中，難以提高加工質(zhì)量。

不同食品的水分含量不同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，比熱、導(dǎo)熱性質(zhì)有所差異，重量和厚度各異，這使得在冷凍干燥時(shí)，需要的時(shí)間也會(huì)各有不同。比如，草菇的共晶點(diǎn)為-23 ℃，和其他果蔬類食品之間的差異會(huì)導(dǎo)致采用統(tǒng)一的冷凍干燥標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工時(shí)無(wú)法達(dá)到令人滿意的效果。草菇的共熔點(diǎn)是-20 ℃，胡蘿卜的共熔點(diǎn)是-15～-14 ℃，現(xiàn)階段我國(guó)市售的絕大多數(shù)凍干設(shè)備都不能滿足對(duì)二者的同時(shí)加工要求。再以蘆薈為例，其共晶點(diǎn)為-12 ℃，共熔點(diǎn)是-2 ℃，為了使凝膠形狀不發(fā)生改變，蘆薈在真空中加工時(shí)，溫度需要維持在20 ℃以下。

此外，我國(guó)現(xiàn)階段的凍干設(shè)備市場(chǎng)并沒(méi)有良好的秩序，有些設(shè)備以次充好，沒(méi)有達(dá)到其宣傳的功能水平，造成食品加工效果不好。要想提高冷凍干燥加工技術(shù)的水平，設(shè)備生產(chǎn)廠商首先要對(duì)設(shè)備進(jìn)行多功能設(shè)計(jì)，加入針對(duì)不同食品的加工模式。比如，在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，可以加入時(shí)間、溫度等多種參數(shù)的調(diào)節(jié)功能，而且加工模式應(yīng)分成自動(dòng)加工和人工加工兩種。不僅如此，廠商還要積極學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國(guó)家的凍干設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化自產(chǎn)的設(shè)備。食品加工商也要注意，在使用凍干設(shè)備時(shí)，要根據(jù)食品的特性選擇合適的加工方式，在保證食品外在形態(tài)的基礎(chǔ)上，還要利用凍干技術(shù)各種參數(shù)的控制來(lái)保證食品的口感和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。以草莓凍干加工為例，草莓的冷凍溫度和共熔點(diǎn)都有一定的特殊性，生產(chǎn)商應(yīng)根據(jù)這種特殊性來(lái)選擇合適的凍干設(shè)備，并通過(guò)試驗(yàn)，來(lái)檢驗(yàn)設(shè)備的凍干加工效果，確保其性能達(dá)到要求，能夠讓加工達(dá)到預(yù)期效果之后，再進(jìn)行大規(guī)模的凍干加工。

4 優(yōu)化冷凍干燥動(dòng)力

當(dāng)前，我國(guó)凍干設(shè)備的能量供給多是電能，而我國(guó)電力多是由火力發(fā)電廠產(chǎn)生。火力發(fā)電廠由于燃燒煤炭會(huì)產(chǎn)生一定的空氣污染。凍干設(shè)備通常功率較大，耗電量較高，要想在提升凍干加工效果的同時(shí)，貫徹可持續(xù)發(fā)展的理念，相關(guān)企業(yè)需要對(duì)凍干設(shè)備的能源供給進(jìn)行優(yōu)化。比如，生產(chǎn)商可以用新能源來(lái)支持凍干設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，還能利用新能源燃燒時(shí)放出的熱量來(lái)加工某些食品。新能源在燃燒的過(guò)程中會(huì)釋放出一定量的水和二氧化碳，但這兩者幾乎對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響，不會(huì)污染空氣。要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，生產(chǎn)商首先要對(duì)凍干設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)方式有清晰的認(rèn)識(shí)，然后科學(xué)地對(duì)其動(dòng)力供給系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，加大創(chuàng)新力度，讓凍干設(shè)備能夠利用新能源來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能。不僅如此，生產(chǎn)商還可以在凍干設(shè)備內(nèi)部設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，讓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的信息，由專業(yè)人員對(duì)信息進(jìn)行分析，判斷凍干設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問(wèn)題并予以解決。

5 真空冷凍干燥食品加工的發(fā)展

真空冷凍干燥技術(shù)在第二次世界大戰(zhàn)中曾用于對(duì)血液的冷凍，隨后開(kāi)始應(yīng)用于生產(chǎn)干血漿。在當(dāng)今的食品加工領(lǐng)域，真空冷凍干燥食品加工技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)廣泛。根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年消費(fèi)凍干食品500萬(wàn)t，日本甚至還需要每年花費(fèi)1 000億日元進(jìn)口凍干食品。比如大蒜粉，日美和歐洲大約每年累積需要6 000萬(wàn)t，可見(jiàn)，凍干食品在國(guó)際市場(chǎng)中的需求量還是很大的?，F(xiàn)階段，國(guó)外的凍干食品加工企業(yè)有130多家，而且這一數(shù)字還在逐年增長(zhǎng)。日本等國(guó)對(duì)于凍干食品的依賴程度越來(lái)越高，每年消費(fèi)的凍干食品甚至占食品總比重的近50%。最常見(jiàn)的就是方便面中的蔬菜包，這些蔬菜就是凍干加工過(guò)的，在日本，每年需要消費(fèi)70多億袋方便面。我國(guó)真空冷凍干燥食品加工雖然起步較晚，但很多地區(qū)已經(jīng)從國(guó)外引進(jìn)了先進(jìn)的凍干設(shè)備，建立了相對(duì)完善的凍干食品加工生產(chǎn)線，近些年來(lái)，我國(guó)自主研發(fā)的凍干設(shè)備技術(shù)水平也逐漸趕超發(fā)達(dá)國(guó)家，受到了國(guó)際市場(chǎng)的認(rèn)可。比如，近年我國(guó)中科院研發(fā)的JDC凍干設(shè)備，在國(guó)際市場(chǎng)占據(jù)了一席之地，推動(dòng)了我國(guó)凍干設(shè)備的研發(fā)。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，蔬菜、肉類食品豐富，凍干設(shè)備不僅能在應(yīng)用中極大地延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，還能在一定程度上降低食品的銷售成本，因?yàn)橛辛藘龈杉庸ぶ螅称蜂N售企業(yè)可以將食品損耗成本在銷售價(jià)格中的分?jǐn)偙壤郎p小，在一定程度上為民眾帶來(lái)的實(shí)惠。

6 結(jié)語(yǔ)

真空冷凍干燥食品加工是一項(xiàng)日常生活中不可或缺的技術(shù)，它不僅延長(zhǎng)了食品的保質(zhì)期，還在一定程度上為企業(yè)運(yùn)營(yíng)規(guī)模的擴(kuò)大、銷售覆蓋區(qū)域的增加提供了可能，還在很大程度上促進(jìn)了我國(guó)物流行業(yè)的發(fā)展。在應(yīng)用真空冷凍干燥食品加工時(shí)，要根據(jù)食品的不同屬性來(lái)正確選擇加工設(shè)備。同時(shí)，凍干設(shè)備研發(fā)企業(yè)也要加大投入，提高設(shè)備的功能性，讓功能更加細(xì)分，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)更多食品的加工。

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作者簡(jiǎn)介：王麗麗（1977―），女，碩士，副教授;研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工工程。