真空冷凍干燥是利用冰晶升華的原理, 在高真空的環(huán)境下, 將已凍結(jié)了的食品物料的水分不經(jīng)過冰的融化直接從固體冰升華為蒸汽,在食品加工過程中，首先將含有大量水分的食品在低溫、低壓下進(jìn)行預(yù)凍處理，然后在高真空的環(huán)境條件下，使凍結(jié)食品中的水分直接從固態(tài)冰狀態(tài)升華為水蒸氣，接下來去除食品中的部分吸附水，最終得到含水量為1% ～ 3% 的干燥食品。從而達(dá)到物料脫水狀態(tài)，故而稱之為真空冷凍干燥技術(shù)。與其他如風(fēng)干或加熱干燥等工藝相比, 真空冷凍干燥具有更大的優(yōu)勢(shì):

1. 干燥后的物料保持原來的化學(xué)組成和物理性質(zhì) ( 如多孔結(jié)構(gòu), 膠體性質(zhì)等 )

2. 熱量消耗比其他干燥方法少.

3.風(fēng)味物質(zhì)保存的更完好，營養(yǎng)物質(zhì)保留相對(duì)于其他干燥工藝更加全面。

4.經(jīng)過真空冷凍干燥技術(shù)加工后的食品具有較好的復(fù)水性，在吸收水分后，能夠很好地保證食品的新鮮程度。

溫度是影響真空冷凍干燥效果的關(guān)鍵因素，因此，嚴(yán)格控制加工溫度是確保食品及藥物疫苗等加工質(zhì)量的重要步驟。目前真空冷凍干燥廣泛運(yùn)用于食品和藥物成分的生產(chǎn). 真空冷凍干燥工藝是許多領(lǐng)域的既定工藝, 特別是在保存對(duì)溫度或濕度敏感的產(chǎn)品方面, 對(duì)于許多食物, 真空冷凍干燥如今已成為標(biāo)準(zhǔn)的保存方法. 尤其是在食品凍干過程中，需要將溫度嚴(yán)格控制在-40 ～ -55 ℃。同時(shí)，還要確保整個(gè)加工過程都處于一種高度真空的狀態(tài)，這樣才能確保經(jīng)冷凍干燥的食物結(jié)構(gòu)不會(huì)被破壞，而且能夠最大限度地保持食品的營養(yǎng)，該技術(shù)對(duì)于一些容易氧化、熱敏感度較高食品加工效果良好。此外, 凍干法也被標(biāo)準(zhǔn)既定的用來保存藥用物品, 如凍干名貴中藥材藥物和疫苗等。

今天我們來探討一下真空冷凍干燥加工食品的過程。

真空冷凍干燥技術(shù)最大的障礙就是生產(chǎn)與加工成本高，如何綜合利用企業(yè)資源，降低生產(chǎn)成本是食品凍干行業(yè)面臨的重要問題。由于凍干食品的種類比較繁多，每一種類的加工工藝都比較復(fù)雜，只有根據(jù)不同的食材選擇不同的真空冷凍干燥方式，才能保證食品的冷凍效果。

一、物料初處理

該階段的主要流程是對(duì)食品物料進(jìn)行擇選、整理、清洗、切分等處理。凍干食品的質(zhì)量直接取決于食品原材料的質(zhì)量。由于凍干食品的加工成本和售賣價(jià)格都比較高，所以對(duì)于食品原材料的質(zhì)量要求也比較嚴(yán)，尤其是對(duì)于食品材料的新鮮度的關(guān)注程度更高。

食品的種類多種多樣，其加工條件、時(shí)間、溫度等方面的要求也不同，從而使得初處理階段的自動(dòng)化程度受到嚴(yán)重限制。例如，在果蔬類食品的初處理階段，通常在采摘后的2 ～ 10 h 內(nèi)就必須對(duì)其進(jìn)行加工或冷藏，以保持其顏色的鮮艷度，避免維生素和營養(yǎng)的流失。

如果室溫為20 ℃，新鮮菠菜在摘下后的6 h 內(nèi)就會(huì)發(fā)黃，新鮮萵苣在摘下后的10 h 內(nèi)維生素會(huì)流失1/3 左右。整理與清洗后的食品進(jìn)行切分工序，在這一環(huán)節(jié)中需要根據(jù)產(chǎn)品的最終用途確定食品的切分方向、形狀、厚度和大小。

一般情況下，真空凍干食品主要有條狀、片狀、塊狀、丁狀和粉狀等形態(tài)，形態(tài)不同，真空冷凍的時(shí)間和效率也會(huì)有差異，所以，一般要求食品在切成塊狀時(shí)，厚度不宜超過20 mm；在切成片狀時(shí)，以4 ～ 5 mm 的厚度為宜；丁狀的食品厚度以5 mm 見方。

值得注意的是，在將食品切成片狀時(shí)，若食品有纖維組織，應(yīng)垂直于食品的纖維方向進(jìn)行切斷，以便凍干過程中水蒸氣溢出、減少能耗、提高已干燥部分的傳熱系數(shù)。

此外，在切片時(shí)應(yīng)盡可能地減少食品的厚度，以加快食品凍結(jié)時(shí)間。例如，在對(duì)牛肉進(jìn)行切片處理時(shí)，如果切片厚度為0.1 m，凍結(jié)時(shí)間需要10.9 h，但切片厚度若為0.2 m 時(shí)，凍結(jié)時(shí)間需要26.6 h。

二、前期處理工藝

前處理主要包括了物料的 清洗，燙漂、預(yù)冷、濾水、裝料等步驟。燙漂的主要目的是使食品中的酶失去活性，以避免酶影響食品的風(fēng)味和顏色。

在處理過程中，通常采用熱水和蒸汽兩種方式進(jìn)行燙漂，不同的食品，會(huì)依據(jù)其特性選擇適宜的燙漂方式，并需要合理地控制燙漂時(shí)間，少則幾秒，多則數(shù)分鐘。其中，利用熱水燙漂時(shí)，熱水溫度控制為90 ～ 100 ℃，同時(shí)，在熱水中可以加入有機(jī)酸、亞硫酸鹽、維生素C 等物質(zhì)，以減少食品的營養(yǎng)流失、改善食品的色澤度。

但對(duì)于蔬果類的食品，燙漂對(duì)于食品的味道會(huì)有較大的影響，所以會(huì)直接利用0.2% ～ 0.6% 的亞硫酸鹽對(duì)食品進(jìn)行浸泡。

經(jīng)過燙漂后的食品需要馬上進(jìn)行預(yù)冷處理，一方面，由于燙漂后的食品在空氣中會(huì)受到氧化作用而發(fā)黃，另一方面，食品的初始溫度會(huì)對(duì)食品凍結(jié)結(jié)束時(shí)的平均溫度造成影響，所以，在前處理中必須對(duì)食品進(jìn)行預(yù)冷處理，這樣可以促進(jìn)食品中水分的逸出，有利于提高食品的凍干效率。

三、預(yù)凍工藝

對(duì)于很多大型食品凍干設(shè)備來說，通常是先將食品提前進(jìn)行凍結(jié)處理，然后再送至干燥倉內(nèi)將食品中的剩余水分進(jìn)行升華以實(shí)現(xiàn)干燥的目的。以增加其工作效率

凍結(jié)工藝是真空冷凍干燥食品加工工藝中的重要環(huán)節(jié)，凍結(jié)的速率和溫度直接影響著食品的加工質(zhì)量、水分升華的效率以及加工能源的消耗情況。

一般情況下，采用慢凍的方式對(duì)食品進(jìn)行凍結(jié)，凍結(jié)速度為5 ～ 10 mm·h-1，然而在慢凍過程中，食品中的水分形成冰晶體數(shù)量較少，且多為一些粗大而連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)晶，食品中的水蒸氣升華速率比較快。

快速凍結(jié)時(shí)，食品中的水分形成的冰晶數(shù)量多、體積小，這樣的冰晶體對(duì)于食品的機(jī)械損傷較小，能夠極大程度維持食品的新鮮度和口味，但是快速凍結(jié)的方式會(huì)產(chǎn)生很多小而多的冰晶體，會(huì)導(dǎo)致水蒸氣逸出的阻力變大，從而延緩了食品干燥的速度，增加了設(shè)備的能耗。為了解決這個(gè)問題，增大冰晶體的體積是首要選擇。

在食品凍干過程中，隨著水分的不斷凍結(jié)，食品的冰點(diǎn)也會(huì)隨之降低，當(dāng)溫度到達(dá)-5 ℃，食品中有80% 以上的水分已經(jīng)被凍結(jié)，為了降低加工成本，一般在該階段將預(yù)先設(shè)置的溫度保留一段時(shí)間，以促進(jìn)冰晶體的增長，這也是降低快速凍結(jié)加工成本的一種有效方法。

四、真空凍干工藝

凍干是真空冷凍干燥食品加工工藝中最為復(fù)雜的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，主要包括加熱、真空、制冷3 個(gè)流程。

（一）加熱

為了使凍干食品能夠在常溫下保存較長時(shí)間，首先需要通過加熱的方式來抑制食品中微生物的生長，食品在加熱過程中，其所含水分升華，當(dāng)食品中的水分活性值在0.5 以下時(shí)，微生物就難以生存。

同時(shí)，由于食品在升華的過程中需要吸收一定的熱量，為避免食品自身溫度的降低，所以需要向凍結(jié)食品提供一定的熱量，也提高冰晶體的飽和蒸氣壓和升華速度。此外，為了防止加熱過度，導(dǎo)致凍結(jié)食品解凍，需要將食品的溫度始終控制在-10 ～ -30 ℃。

（二）真空

在食品加熱結(jié)束后，被送至真空箱，通過提升冰晶的升華壓力，提高食品已干層的導(dǎo)熱系數(shù)，此時(shí)升華壓力過小或過大都會(huì)對(duì)冰晶的升華速度造成影響。不同的食品，對(duì)應(yīng)的升華壓力不同，在升華干燥的過程中，只有精準(zhǔn)把握真空箱的壓力，才能減少不必要的能量損失，盡最大可能地保證凍干食品的質(zhì)量以及凍干速率。

（三）制冷

在真空箱加工結(jié)束后，冰晶升華工作完畢，下一步進(jìn)入到水蒸氣的干燥環(huán)節(jié)中，在此階段中主要利用真空泵對(duì)干燥箱內(nèi)的不凝性氣體進(jìn)行排除。

五、包裝工藝

在凍干食品加工結(jié)束，為便于運(yùn)輸和貯藏，需要對(duì)其進(jìn)行包裝。

①考慮到凍干食品的含水量比較低，為了避免凍干食品受潮，所使用的包裝材料必須防水。

②凍干食品容易發(fā)生氧化、水解等化學(xué)反應(yīng)，容易導(dǎo)致凍干食品發(fā)生變質(zhì)，因此所選擇的包裝材料必須能夠隔離氧氣。

③光線的照射會(huì)使食品溫度升高，進(jìn)一步促使食品中的營養(yǎng)成分發(fā)生分解造成食品的腐變，因此所選擇的包裝材料必須能夠遮光。

綜合凍干食品所具有的特點(diǎn)以及不同食品的運(yùn)輸要求，選擇的凍干食品包裝必須防水、隔氧、遮光。在通常情況下，包裝材料選取真空鍍鋁的薄膜或PP 復(fù)合性材料，并通過真空包裝或真空充氣包裝的形式對(duì)食品進(jìn)行包裝。

此外，考慮到食品中所殘留的微生物可能會(huì)影響食品質(zhì)量和保存時(shí)間，必須采取輻射殺菌、紫外線殺菌等各種有效的殺菌和消毒方法，對(duì)食品及其包裝材料進(jìn)行殺菌處理，同時(shí)，考慮到運(yùn)輸過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，需要在包裝前對(duì)凍干食品進(jìn)行加濕處理，以便于貯藏和運(yùn)輸。

綜上而言，真空冷凍干燥食品加工是延長食品保質(zhì)期和提高食品運(yùn)輸便捷性的重要手段，在凍干食品加工過程中，要根據(jù)食品品種選擇正確的加工設(shè)備和加工工藝，并嚴(yán)格保證各工序按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。同時(shí)，通過改善加工工藝、采取干燥組合等多種方法來提高食品加工品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本，在一定程度上促進(jìn)了食品企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營范圍的擴(kuò)大和物流行業(yè)的快速發(fā)展。

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