吳晶 徐天一

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各式各樣的休閑類零食越來越受到人們的青睞。作為食品加工中的重要方式，真空冷凍技術(shù)發(fā)揮了重要作用。本文對食品真空冷凍干燥工藝原理進(jìn)行了分析，并且對食品真空冷凍干燥工藝技術(shù)作了進(jìn)一步的強(qiáng)化研究，探討了真空冷凍干燥與其他干燥方式相結(jié)合是否可以提高食品的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)資源和原材料低耗能、低浪費(fèi)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：食品；真空冷凍干燥工藝；強(qiáng)化研究

引言

真空冷凍干燥食品簡稱為“凍干食品”或“FD食品”。它主要的特點(diǎn)就是能夠保存新鮮食品的色彩特點(diǎn)、香味以及形態(tài)，能夠最大限度地保存食品內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的維生素族和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分，保障食用者的身體健康。真空冷凍干燥食品復(fù)水性好，可以在常溫的情況下保存相對較長的時(shí)間，因而廣泛地使用在方便食品、調(diào)理食品等方面。凍干食品的加工工藝過程復(fù)雜，且對產(chǎn)品質(zhì)量及效率有著較高的標(biāo)準(zhǔn)。本文旨在分析食品真空冷凍干燥工藝原理，強(qiáng)化食品真空冷凍干燥工藝技術(shù)。

1. 真空冷凍干燥設(shè)備系統(tǒng)

真空冷凍干燥方法的應(yīng)用需要配合制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱干燥系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。各個(gè)步驟分別對食品進(jìn)行有效處理，通過流程運(yùn)作實(shí)現(xiàn)真空冷凍干燥加工。真空冷凍干燥設(shè)備系統(tǒng)為食品加工提供一個(gè)有利的環(huán)境，使冷凍干燥室和低溫冷凝室兩個(gè)系統(tǒng)始終保持較低溫度，并擁有相關(guān)物料冰晶能夠升華的熱量。使用低溫冷凝室時(shí)，需要進(jìn)行封閉式的處理，能夠與真空泵、制冷劑以及熱交換器相互連接，從而吸收環(huán)境中的除霜熱量。真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)都是真空冷凍干燥中的重要操作流程，做好相應(yīng)的配置，才能實(shí)現(xiàn)加工技術(shù)的創(chuàng)新。

2. 食品真空冷凍干燥工藝過程

2.1 食品原料預(yù)處理

食品原料預(yù)處理主要是將原料進(jìn)行揀選、沖洗、切塊分類、造型、蒸煮、殺菌、調(diào)配味道和添加食品穩(wěn)定劑或防腐劑以及最后的裝盤等流程。這個(gè)過程主要是做好冷凍干燥的準(zhǔn)備。為確保食品質(zhì)量和對消費(fèi)者負(fù)責(zé)，這個(gè)步驟是必要的。所以說，預(yù)處理對凍干制品的質(zhì)量和品質(zhì)影響頗深，要求企業(yè)必須嚴(yán)格根據(jù)工藝要求和流程進(jìn)行操作。

2.2 冷凍干燥，即預(yù)凍過程、升華過程

對大型的食品真空冷凍干燥工藝的設(shè)備來說，大多都是先凍結(jié)好需要使用的物料后，再放入干燥倉內(nèi)進(jìn)行干燥。一般會(huì)使用慢凍的方式進(jìn)行解凍，主要是因?yàn)樵谶@個(gè)過程中物料內(nèi)部凍結(jié)的速度慢，形成孔大且不斷的網(wǎng)狀冰晶，在升華后會(huì)產(chǎn)生連續(xù)網(wǎng)狀通道，為水蒸氣釋放減小阻力，使升華速度變快。然而，使用快速的方法，物料內(nèi)部凍結(jié)生長速度加快后形成枝狀、不連續(xù)的球狀，水蒸汽只能依靠滲透方式進(jìn)行升華，讓干燥時(shí)間變得越來越長。尤其要注意的是，物料凍結(jié)的最終溫度必須低于該物料的共晶點(diǎn)。

3. 食品真空冷凍干燥工藝的發(fā)展歷程

食品真空冷凍干燥工藝技術(shù)在歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家的發(fā)展也有幾十年了。這種技術(shù)在國際上有了很大的進(jìn)步。目前，凍干食品在歐美國家和日本盛行，凍干系列食品所占的比重達(dá)到了40%。

因凍干類食品使用的是現(xiàn)代脫水技術(shù)，工藝精加工的方法使凍干食品形成了便利和保健、純天然于一身的高品質(zhì)食品。傳統(tǒng)脫水技術(shù)帶來的色變、質(zhì)變導(dǎo)致的流失等缺陷得到了解決，保持了原物料的形狀、色彩和味道不會(huì)被改變，具有復(fù)水性能強(qiáng)、無大量的損耗且質(zhì)量輕、可常溫儲(chǔ)存運(yùn)銷等優(yōu)點(diǎn)。因此，食品真空冷凍干燥工藝生產(chǎn)出的商品在國際市場上的售價(jià)是傳統(tǒng)風(fēng)干食品的4-6倍，也是速凍類型食品的七八倍，凍干食品正在慢慢成為國際貿(mào)易的主要方向。

我國山東等地區(qū)的少數(shù)食品企業(yè)也在進(jìn)行小規(guī)模、小批量生產(chǎn)。加工的產(chǎn)品主要以凍干香蔥、大蒜、牛肉干、蘑菇和水產(chǎn)等為主，正在逐步成為日本、歐美等超級市場的熱門產(chǎn)品。

隨著我國凍干食品工業(yè)的起步，我國科技工作者成功地研制出的真空冷凍干燥設(shè)備，通過了相關(guān)組織專家的鑒定，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。大型真空冷凍干燥設(shè)備整機(jī)性能指標(biāo)做到了同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。經(jīng)相關(guān)食品檢測中心檢測，該設(shè)備各項(xiàng)性能指標(biāo)和制造產(chǎn)品的質(zhì)量都能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。該設(shè)備脫水徹底，能夠分離物料中95%-98%的水分。以蒜為例，成品產(chǎn)品的含水率為5%以內(nèi)，完全符合美國制定的脫水標(biāo)準(zhǔn)。該設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)符合企業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也符合相關(guān)機(jī)構(gòu)所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)樵撛O(shè)備與食品接觸的特殊性，在設(shè)計(jì)的過程中采用了對人體健康有益的材質(zhì)，完全符合相關(guān)法律法規(guī)的要求。

4. 食品真空冷凍干燥工藝的強(qiáng)化

真空條件操作是食品真空冷凍干燥工藝過程的要求。熱量從已具備傳遞熱量的干燥部分和凍結(jié)部分向表面?zhèn)鬟f。從傳遞熱量的角度來看，原料能夠加熱的部分向表面?zhèn)鬟f過程中產(chǎn)生的主要障礙是兩個(gè)層之間的障礙。特別是烘干部分的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多孔且松垮的狀態(tài)，孔中氣體在真空的條件下導(dǎo)熱能力變小，成了傳遞熱量的主要障礙。從傳質(zhì)的角度來看，水蒸汽從表面向外部環(huán)境傳遞時(shí)，遇到阻力是干燥部分的傳質(zhì)障礙和水蒸汽排向通道的形狀、溫度和消除霜霧的方法。在冷凍操作中，傳遞熱量和傳遞質(zhì)量的助推力是矛盾的。例如，升華表面的溫度高就可以加強(qiáng)傳質(zhì)的過程，但對傳熱過程卻沒有益處。當(dāng)傳質(zhì)過程成為工藝過程的決定性時(shí)刻，要做到盡可能提高升華溫度才能加快冷凍干燥的運(yùn)行。

4.1 高壓電場真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù)

高壓電場相關(guān)的干燥技術(shù)有設(shè)備成本投入低、干燥過程能夠保持物料溫度的特點(diǎn)，很大程度上留存了食物的營養(yǎng)成分。唯一缺點(diǎn)是后期的干燥速度比較慢。與傳統(tǒng)的干燥技術(shù)相比，將產(chǎn)品在高壓電場中進(jìn)行預(yù)先處理，完全可以有效節(jié)約后續(xù)干燥時(shí)間。這提升了干燥速度，還增強(qiáng)了食物細(xì)胞的通透性。例如，對海參等水產(chǎn)品進(jìn)行高壓電場真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù)時(shí)，先對海參進(jìn)行3-5h的高壓電場干燥，再進(jìn)行真空冷凍技術(shù)的處理。經(jīng)過這種處理干燥后的海參在結(jié)構(gòu)、復(fù)水率以及蛋白質(zhì)含量上，明顯比單一干燥的產(chǎn)品要高很多。高壓電場真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù)還有節(jié)能的效用，在食品儲(chǔ)存中應(yīng)用該技術(shù)不僅能夠提升海參的質(zhì)量，還能降低其收縮率，解決了傳統(tǒng)干燥技術(shù)的缺點(diǎn)。

4.2 熱風(fēng)真空冷凍聯(lián)合干燥技術(shù)

熱風(fēng)真空干燥技術(shù)擁有成本低、產(chǎn)量高的特點(diǎn)。相關(guān)原理是通過空氣中的熱量將食物中水分進(jìn)行蒸發(fā)，從而達(dá)到食品干燥的目的。

該技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)，干燥的時(shí)間比較長，無法保障食物的質(zhì)量。比如，用冷凍熱風(fēng)聯(lián)合干燥技術(shù)對黃瓜和南瓜干燥后發(fā)現(xiàn)，相對于單一熱風(fēng)冷凍干燥技術(shù)，聯(lián)合技術(shù)可減少食物中營養(yǎng)素流失。在確保食物質(zhì)量的方面，冷凍熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝也更勝一籌，不僅能夠降低產(chǎn)品的消耗，還能提高生產(chǎn)質(zhì)量。經(jīng)過相關(guān)學(xué)者的研究能夠證實(shí)，把腌制調(diào)味的菜進(jìn)行真空冷凍20h后，再進(jìn)行1h的熱風(fēng)烘干，比單一冷凍方式顯得更加節(jié)能。對比研究即食蘑菇工藝時(shí)發(fā)現(xiàn)，在消耗能源更低的情況下，聯(lián)合干燥工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品品質(zhì)比熱風(fēng)干燥的產(chǎn)品品質(zhì)更加有保障。對于低溫真空熱風(fēng)聯(lián)合工藝來說，該技術(shù)還可以用來干燥茶類。

4.3 改變干燥室壓力，提高已干層的導(dǎo)熱性

在升華干燥的過程中，如果將加熱板的熱量迅速傳遞到升華表面，讓該界面的溫度接近又稍微低于共熔點(diǎn)，這樣的方法會(huì)使升華過程得到強(qiáng)化。己干層的導(dǎo)熱性能其實(shí)就是熱量是否能夠迅速傳遞到升華表面的主要因素。在常溫和常壓的情況下，氣體導(dǎo)熱性與壓力之間關(guān)系很小，但在壓力相當(dāng)?shù)偷那闆r下，氣體稀薄會(huì)使導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力的降低而降低。在操作中，想要強(qiáng)化己干層中的氣體導(dǎo)熱性能，對于提高干燥室壓力是有益處的。此外，氣體導(dǎo)熱性與氣體之間的擴(kuò)散能力也密切相關(guān)，氣體擴(kuò)散的能力強(qiáng)，就表明其導(dǎo)熱性能更好。

5. 結(jié)束語

凍干食品能夠在國際上備受青睞的主要原因是方便又不失營養(yǎng)，還能在各種場合使用。隨著科技的進(jìn)步，食品真空冷凍干燥技術(shù)在食品工程中的運(yùn)用會(huì)更加廣泛，在調(diào)味品、水產(chǎn)品以及果蔬類產(chǎn)品干燥中發(fā)揮著巨大作用。真空冷凍干燥技術(shù)具有一定的利用價(jià)值，可有效地保留揮發(fā)性物質(zhì)的味道，是研究天然調(diào)味品的發(fā)展方向之一。真空冷凍干燥工藝是需要配合多個(gè)系統(tǒng)和環(huán)節(jié)才能夠掌握和使用的。企業(yè)應(yīng)該遵循流程，進(jìn)行預(yù)先處理后預(yù)凍，再速凍，最后進(jìn)行升華干燥，包裝成加工品。其中在前處理的過程中主要是對食品進(jìn)行清洗、切分及殺菌。先預(yù)凍、再真空的操作可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，速凍后立即實(shí)行升華干燥，保證真空度能夠及時(shí)提供熱量。

作者簡介：

吳晶（1982.11-），男，漢族，江蘇無錫人，本科，講師，研究方向：中餐烹飪；

徐天一（1982.11-），男，漢族，江蘇無錫人，本科，高級技師，研究方向：餐飲企業(yè)經(jīng)營管理。