1、實驗 真空冷凍干燥技術(shù)一、實驗原理1、真空冷凍干燥技術(shù)的基本原理水有三種相態(tài)，即固態(tài)、 液態(tài)和氣態(tài)，三種相態(tài)之間即可以相互轉(zhuǎn)換又可以共存。真空冷凍干燥是把新鮮的食品如蔬菜、肉類、水產(chǎn)品等預先快速凍結(jié)，并在真空狀態(tài)下，將食品中的水分從固態(tài)升華成氣態(tài)，再由解吸干燥除去部分結(jié)合水， 從而達到低溫脫水干燥的目的。凍干食品不僅保持了食品的色、香、 味、 形，而且最大限度地保存了食品中的維生素、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分。凍干食品具有良好的復水性，食用時只要將該食品加水即可在幾分鐘內(nèi)就會復原。真空冷凍干燥設(shè)備通常由干燥室、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)備組成。2、真空冷凍干燥技術(shù)的特點食品冷凍干燥是一種高

2、質(zhì)量的干燥保存方法，與通常的曬干、烘干、 及真空干燥相比，具有以下特點：（ 1） 食品干燥是在低溫（40 60）下進行， 且處于高真空狀態(tài)，因此，特別使用于熱敏性高和極易氧化的食品干燥，可以保留新鮮食品的色、香、 味及營養(yǎng)成分。（ 2）凍干食品體積、形狀基本不變，保持原有的固體骨架結(jié)構(gòu)，同時干制品可以加工成極細的粉狀物料，用于制作調(diào)味品、保健品和速溶品等。3） 凍干食品具有多孔結(jié)構(gòu)，因此， 具有理想的速溶性和復水性。復水時， 比其它干燥方法生產(chǎn)的食品更接近新鮮食品。（ 4）凍干食品在升華過程中溶于水的可溶性物質(zhì)就地析出，避免了一般干燥方法中因物料內(nèi)部水分向表面遷移而將無機鹽和營養(yǎng)物攜帶到物料表

3、面而造成表面硬化和營養(yǎng)損失的現(xiàn)象。（ 5） 凍干食品采用真空或充氮包裝和避光保存，可保持 5 年不變， 產(chǎn)品保存期長，常溫下即可運輸儲存，可大大降低其經(jīng)營費用。3、真空冷凍干燥技術(shù)在食品加工業(yè)中的應用幾乎所有的食品原料，果蔬、肉禽、蛋、水產(chǎn)品等都可進行真空冷凍干燥加工，但真空冷凍干燥設(shè)備比較昂貴，加工中耗能也大，一般生產(chǎn)成本較高，但從產(chǎn)品流通的總成本、銷售價格高以及冷凍干燥法所獨有的優(yōu)點來看，凍干食品在實際生產(chǎn)中具有很高的應用價值。真空凍干食品的種類（ 1）蔬菜類：蒜、蔥、蘑菇、香菜、蘆筍、胡羅卜、黃花菜、豌豆、洋蔥等。（ 2）水果類：香蕉、蘋果、草莓、哈密瓜、菠蘿等。（ 3）肉禽類：豬肉、牛

4、肉、羊肉、雞肉等。（ 4）水產(chǎn)品：蝦仁、干貝、海參、尤魚、甲魚、海蟄、海菜等。（ 5）保健食品：人參、鹿茸、蜂王漿、蜂蜜、花粉、鱉粉等。（ 6）飲料類：咖啡、茶葉等固體飲料。7）食品添加劑：動物膠質(zhì)蛋白、天然色素等。二、實驗目的通過實驗了解真空冷凍干燥的基本知識及設(shè)備的操作過程。本實驗把香蕉片進行凍干。三、 實驗材料與設(shè)備1、實驗材料市售成熟的香蕉、包裝袋等。2、實驗設(shè)備速凍設(shè)備（- 38以下）、真空冷凍干燥機、真空包裝機、臺秤與天平等。四、實驗方法1、工藝流程一般食品真空冷凍干燥可按下面工藝流程圖進行：原料 前處理速凍 真空脫水干燥后處理2、操作要點（ 1）前處理將新鮮成熟的香蕉切成4 5m

5、m厚片，稱重后放在托盤中（ 單層鋪放 ） 。凍干食品的原料若按其組織形態(tài)來分，可分為固態(tài)食品和液體食品。對固態(tài)食品原料的預處理過程，包括選料、清洗、切分、燙漂和裝盤等。其目的是清除雜物，易升華干燥。避免加熱過度，無論蒸煮還是浸漬，都要按工藝要求加工，只有把液態(tài)食品原料的成分和濃度各好前處理關(guān)，才有可能生產(chǎn)出高品質(zhì)的凍干食品。不相同， 若將它們直接干燥成粉末，耗能太大，一般采取真空低溫濃縮或冷凍濃縮的方法進行預處理。（ 2）速凍將裝好的香蕉片速凍，溫度在- 35左右，。時間約2.0 h 。凍結(jié)終了溫度約在- 30，使物料的中心溫度在共晶點以下。（溶質(zhì)和水都凍結(jié)的狀態(tài)稱為共晶體，凍結(jié)溫度稱為共晶點

6、。）速凍的目的是將食品內(nèi)的水分固化，并使凍干后產(chǎn)品與凍干前具有相同的形態(tài)， 以防止在升華過程由于抽真空而使其發(fā)生濃縮、起泡、 收縮等不良現(xiàn)象的發(fā)生。一般來說，凍結(jié)的越快，物品中結(jié)晶越小，對細胞的機械損壞作用也越小。凍結(jié)時間短，蛋白質(zhì)在凝聚和濃縮作用下，不會發(fā)生變質(zhì)。（ 3）真空脫水干燥包括升華干燥和解析干燥兩個階段。升華干燥：凍結(jié)后的食品須迅速進行真空升華干燥。食品在真空條件下吸熱，冰晶就會升華成水蒸氣而從食品表面逸出。升華過程是從食品表面開始逐漸向內(nèi)推移，在升華過程中，由于熱量不斷被升華熱帶走，要及時供給升華熱能，來維持升華溫度不變。當食品內(nèi)部的冰晶全部升華完畢，升華過程便完成。首先，將冷阱

7、預冷至- 35，打開干燥倉門，裝入預凍好的香蕉片并關(guān)上倉門，啟動真空機組進行抽真空，當真空度達到30 60Pa 左右時， 進行加熱，這時凍結(jié)好的物料開始升華干燥。但加熱不能太快或過量，否則香蕉片溫度過高，超過共溶點，冰晶溶化，會影響質(zhì)量。所以， 料溫應控制在-20 25之間，時間約為3 5h。解吸干燥：升華干燥后，香蕉片中仍含有少部分的結(jié)合水，較牢固。所以必須提高溫度，才能達到產(chǎn)品所要求的水份含量。料溫由- 20升到45左右，當料溫與板層溫度趨于一致時，干燥過程即可結(jié)束。真空干燥時間約為89h 。此時水分含量減至3 左右，停止加熱，破壞抽真空，出倉。如此干燥的香蕉片能在 80 90s 內(nèi)用水或

8、牛奶等復原，復原后仍具有類似于新鮮香蕉的質(zhì)地、口味等。（ 4）后處理當倉內(nèi)真空度恢復接近大氣壓時打開倉門，開始出倉，將已干燥的香蕉片立即進行檢查、稱重、包裝等。凍干食品的包裝是很關(guān)鍵的。由于冷凍食品保持堅硬， 外逸的水分留下通道，凍干食品組織呈多孔狀，因此與氧氣接觸的機會增加， 為防止其吸收大氣水分和氧氣可采用真空包裝或充氮包裝。為保持干制食品含水在 5% 以下， 包裝內(nèi)應放入干燥劑以吸附微量水分。包裝材料應選擇密閉性好，強度高，顏色深的為好。3、實驗設(shè)計在真空凍干過程中影響因素很多，如物料厚度、預凍溫度和升華真空度等條件，可進行多因素多水平的實驗設(shè)計。通過實驗結(jié)果確定最佳工藝參數(shù)。五、實驗結(jié)果1、產(chǎn)品的脫水率W1 W2計算凍干產(chǎn)品的脫水率=× 100 %W1其中：W1凍干前的重量（g） ， W2凍干后的重量（g）2