真空冷凍干燥技術(shù)及其在果蔬加工中的應(yīng)用摘要：中國是世界蔬菜生產(chǎn)大國，并且水果以鮮食為主，發(fā)達國家70%水果都經(jīng)過了加工處理，隨著果蔬加工的飛速發(fā)展，真空冷凍干燥作為果蔬加工中不可缺少的環(huán)節(jié)，同時被廣泛應(yīng)用于果蔬干制中。本文主要介紹了真空冷凍干燥技術(shù)的原理和特點、主要設(shè)備、生產(chǎn)線的配置，綜述了果蔬凍干的生產(chǎn)工藝、操作要點、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及其在果蔬加工方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：真空冷凍干燥技術(shù)，優(yōu)點，應(yīng)用，果蔬加工應(yīng)用。Abstract:Chinaistheworld'slargestproducerofvegetables,andfruitwithfreshbased,developedcountries70%fruitafterprocessing,withtherapiddevelopmentoffruitandvegetableprocessingandvacuumfreezedryingasafruitandvegetableprocessingisanindispensablelink.Itisalsowidelyusedinfruitandvegetableofdried.Areintroducedinthispapertheprincipleofthevacuumfreezedryingtechnology,mainequipmentandproductionlineconfiguration,summarizesthefruitsandvegetablesfreeze-driedtheproductionprocess,operationpoints,advantagesanddisadvantages,domesticandforeigndevelopmentstatusanditsapplicationintheprocessingoffruitsandvegetables.Keywords:vacuumfreezedryingtechnology,advantages,application,applicationoffruitandvegetableprocessing.1、引言中國是世界果蔬生產(chǎn)大國，蘋果產(chǎn)量達1700多萬噸，居世界第一位，柑橘產(chǎn)量為1000萬噸，居世界第三位。但中國人均水果占有量僅為發(fā)達國家的七分之一，且中國水果以鮮食為主。據(jù)了解，目前中國果蔬加工量不及l(fā)0％，而發(fā)達國家70％以上的果蔬都經(jīng)過了加工處理。隨著果蔬加工的飛速發(fā)展，干燥作為果蔬加工中不可缺少的環(huán)節(jié)更將被人們所關(guān)注常壓高溫干燥、真空干燥、微波干燥等都有應(yīng)用，而相比之下，真空冷凍干燥作為干燥中的重要手段將被更廣泛地應(yīng)用于果蔬干制中。真空冷凍干燥簡稱凍干，是指將含水物料冷凍成固體，在低溫低壓條件下利用水的升華性能，使物料低溫脫水而達到干燥目的的一種干燥方法。經(jīng)真空冷凍干燥后的物料，其物理、化學和生物狀態(tài)基本不變，物質(zhì)中的營養(yǎng)成分損失很小，結(jié)構(gòu)呈多孔狀，其體積與干燥前基本相同，具有理想的速溶性和快速復水性，廣泛應(yīng)用于生物工程、醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)等眾多行業(yè)。在整個凍干流程中，凍干工藝是最為關(guān)鍵的工藝，凍干機是最為關(guān)鍵的核心設(shè)備，因此做好凍干制品的關(guān)鍵集中體現(xiàn)在凍干工藝和凍干機技術(shù)。2、真空冷凍干燥原理、凍干過程及組成原理：食品脫水，一般采用兩種方式，一種是加熱蒸發(fā)，另一種是凍結(jié)升華。采用凍結(jié)升華方式時，水在不同壓力和溫度下，可呈現(xiàn)為固態(tài)(冰)、液態(tài)(水)和氣態(tài)(汽)。升華具備一定的條件，對純水來說，這個條件大致是氣壓低于600pa(低真空)，溫度低于0℃。食品中含的不是純水，升華的壓力和溫度都有所降低。而真空冷凍干燥就是采用這種速凍升華脫水的辦法。只要預先將食品速凍到共熔點溫度以下，然后對盛裝食品的容器抽真空，則食品中的冰即可升華而脫出，從而得到干燥脫水食品。凍干過程是由周圍逐漸向內(nèi)部進行的，干燥層逐漸增厚，并形成多孔結(jié)構(gòu)。升華吸熱，需要在最后階段補充熱量，通過干燥層不斷傳遞給凍結(jié)部分，在干燥與凍結(jié)分界的升華面上，水分子得到加熱后，脫離升華面，沿毛細孔跑到周圍環(huán)境中，而周圍環(huán)境中的氣壓因低于升華面上的飽和蒸汽壓，這樣就造成一個小分子向外遷移的動力。在干燥過程中,食物必須處于真空冷凍狀態(tài)，且需維持物品溫度低于三相點溫度。凍干過程：根據(jù)其原理，真空冷凍干燥工藝的凍干過程可分成預凍、升華干燥和解析干燥3個階段。預凍：該過程固化了物料中的自由水，是為了保證物質(zhì)的主要性能不變，并且使干燥后的產(chǎn)品形態(tài)與干燥前相同，防止物料在抽真空干燥時起泡、收縮或溶質(zhì)移動。升華干燥（又稱為第1階段干燥）：是將凍結(jié)后的產(chǎn)品置于密閉的真空容器中加熱，其中的冰晶就會升華成水蒸氣逸出，從而使物料脫水干燥。此階段能除去全部水分的90%左右。解析干燥又稱為第2階段干燥：是將物料的毛細管壁和極性基團上吸附的小部分水分蒸發(fā)，這部分未被凍結(jié)的水屬于結(jié)合水，能量很高，因而此階段要盡量提高干燥溫度且保持凍干室的高真空。經(jīng)過第2階段干燥，產(chǎn)品中含水量在%～4%。組成：真空冷凍干燥機(簡稱凍干機)主要由真空冷凍干燥箱(簡稱凍干箱)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)等幾部分組成。3、真空凍干技術(shù)的優(yōu)點及應(yīng)用凍干燥與其他干燥方法相比有著顯著的優(yōu)點：（1）干燥在低溫下進行，對熱敏性物質(zhì)特別適用，使其不致變性或失去活力；(2)凍干食品中的營養(yǎng)成分和風味物質(zhì)損失少，可最大限度地保留食品原有的營養(yǎng)、味道、芳香和顏色；(3)真空低溫下微生物生長和酶作用無法進行，使物料保持原來性質(zhì)狀態(tài);(4)在真空條件下，易氧化物質(zhì)得到了保護；(5)物質(zhì)在凍結(jié)下干燥，干燥后體積幾乎不變，不會發(fā)生收縮現(xiàn)象，物質(zhì)呈疏松多孔海綿狀，加水后溶解迅速，幾乎立即恢復原來性質(zhì)，其品質(zhì)與新鮮品基本相同或完全相同；(6)干燥時排除95%以上的水分，制品重量輕，適合于長途運輸。常溫下可存放3～5年，若采用真空或充氮包裝可保存數(shù)10年。冷凍干燥食品除了在航天、航海、軍事、野外作業(yè)等特殊環(huán)境下發(fā)揮作用外，正廣泛運用于方便食品、保健食品以及兒童食品生產(chǎn)。真空凍干技術(shù)的應(yīng)用加工工業(yè)現(xiàn)狀果蔬儲藏加工中應(yīng)用真空冷凍干燥技術(shù)，在中國發(fā)展起步較晚。20世紀60年代后期才開始在北京、上海等地建立一些實驗性凍干設(shè)施。直至上世紀80年代后期，凍干食品的生產(chǎn)在中國才有較大發(fā)展，青島第二食品廠率先引進日本凍干設(shè)備，生產(chǎn)凍干蔥、凍干姜片等。近幾年，由于國際國內(nèi)市場對凍干食品的需求量越來越大。目前，山東、江蘇、

浙江、湖南、新疆、福建等地相繼建成了一批凍干食品廠，引進了一些國外的真空冷凍干燥生產(chǎn)線，主要是小批量生產(chǎn)，用于出口，產(chǎn)量還比較低。目前中國生產(chǎn)的冷凍干燥果蔬食品主要有：大蒜片、胡蘿卜、土豆等20多個品種，年產(chǎn)量不足3000噸。主要用于供應(yīng)特殊部門和出口，投入國內(nèi)市場的很少，家庭消費基本是空白。目前，中國真空冷凍干燥果蔬深加工設(shè)施與技術(shù)水平較低，難以滿足行業(yè)發(fā)展需要，大型、高速的成套設(shè)備長期大量依賴進口。據(jù)2000年的數(shù)字顯示，進口設(shè)備占國內(nèi)在用設(shè)備的40％以上。生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、實力不強、經(jīng)濟效益不高；冷凍干燥果蔬食品生產(chǎn)缺乏凍干工藝的技術(shù)支持；質(zhì)量控制環(huán)節(jié)薄弱；發(fā)展帶有盲目性等。4、真空冷凍干燥技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用及目前存在的問題在果蔬加工中的應(yīng)用真空冷凍干燥法能最大程度保持物料的顏色、形狀、組織成分，如，維生素C可獲得高品質(zhì)的干制品，在蔬菜、水果、等均有研究應(yīng)用。．1南瓜營養(yǎng)豐富，藥用價值高，具有降血糖、降血脂、預防心血管病、防癌抗癌、解毒驅(qū)蟲、延緩衰老、減肥等多種保健功效。南瓜具有較好的加工適應(yīng)性，南瓜粉是其中的一類產(chǎn)品。南瓜脫水后制成粉，不僅方便貯存和運輸，而且由于干物質(zhì)的濃縮，所以營養(yǎng)價值有所提高。范明月等采用熱風干燥、真空干燥、真空冷凍干燥3種方式干燥南瓜，超微粉碎，研究南瓜粉的物化特性及其抗氧化活性，實驗結(jié)果表明：真空冷凍干燥的溶解性、持水力、持油力最大，但流動性及容重最小，具有較好的物化特性，能很好地保留抗氧化物質(zhì)的活性。真空冷凍干燥南瓜粉的營養(yǎng)品質(zhì)高于熱風干燥及真空干燥的南瓜超微粉。．2近些年來，胡蘿卜除鮮食和制汁外，也廣泛著力于胡蘿卜干制品如胡蘿卜膨化脆片、胡蘿卜粉等，胡蘿卜干燥制品因為風味濃郁，營養(yǎng)成分富集、攜帶方便而具有廣闊的市場前景。陳瑞娟等采用固相微萃取/氣相色譜-質(zhì)譜(SPME/GC-MS)聯(lián)用技術(shù)，分別對胡蘿卜鮮樣及四種不同干燥胡蘿卜粉的香氣成分進行測定與分析。結(jié)果表明:胡蘿卜鮮樣的主要芳香成冷干燥能夠最大程度的保留了鮮樣胡蘿卜的香氣組分，同時酯類物質(zhì)含量增高。經(jīng)過熱風干燥、中短波紅外干燥以及真空干燥后萜烯類物質(zhì)損失較多，新生成了醛類、酮類及其他化合物。．3紫甘薯葉含有豐富的胡蘿卜素、維生素以及Fe、Ca等礦物質(zhì)元素，并且還含有氨基酸、多糖、黃酮類物質(zhì)。具有很高的營養(yǎng)價值，由于紫甘薯葉呼吸作用和蒸騰作用強烈，采后不耐貯運，營養(yǎng)成分迅速散失，不利于紫甘薯葉大規(guī)模地生產(chǎn)加工。孫莉等為了對采后紫甘薯葉進行充分的開發(fā)利用，提高農(nóng)副產(chǎn)品的附加值及利用率，研究了紫甘薯葉真空冷凍干燥的最佳工藝參數(shù)。．4獼猴桃含有豐富的維生素C，每100g果肉中維生素C的含量高達100mg以上，有“維生素C之王”的美譽。但獼猴桃的保鮮相對較為困難，在常溫條件下極易發(fā)生腐爛變質(zhì)，干制是延長獼猴桃保存期有效方法之一真空冷凍干燥技術(shù)可最大限度地保持獼猴桃原有的營養(yǎng)成分和形狀，且便于遠運和長期貯藏。郭樹國等為了提高獼猴桃干制品質(zhì)量和降低干燥過程中的能耗，以獼猴桃切片作為研究對象，進行了真空冷凍干燥試驗，并確定了獼猴桃切片真空冷凍干燥工藝的最優(yōu)參數(shù)組合。．5除此之外，真空冷凍干燥技術(shù)也用于龍眼，香蕉，香菇，蠶豆，黃瓜，棗粉，桑葚果粉等加工方面，并且經(jīng)相關(guān)科研人員已經(jīng)研究出各種產(chǎn)品真空冷凍干燥最佳的工藝參數(shù)。目前存在的問題果蔬加工業(yè)是中國農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)中具有明顯比較優(yōu)勢和國際競爭力的行業(yè)，也是中國食品工業(yè)重點發(fā)展的行業(yè)。目前，中國果蔬貯運保鮮與加工技術(shù)總體水平取得了階段性進展，果蔬采后加工業(yè)發(fā)展迅猛，初加工問題已基本得到解決，市場供應(yīng)豐富。中國果品總貯量占總產(chǎn)量的25％以上，商品化處理量約為10％，果品加工轉(zhuǎn)化能力約為6％，蔬菜加工轉(zhuǎn)化能力約為10％。果蔬采后損耗率降至25％-30％，基本實現(xiàn)大宗果蔬商品南北調(diào)運與長期供應(yīng)。果蔬汁、果蔬罐頭等深加工業(yè)也得到了長足的發(fā)展，步入了新的歷史階段。然而，由于中國果蔬加工業(yè)起步較晚，產(chǎn)后減損增值工程技術(shù)研究與開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的嚴重滯后，使果蔬加工業(yè)總體水平比發(fā)達國家落后20年，且滯后于自身產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。目前，中國果蔬資源利用率較低，加工技術(shù)水平與工藝設(shè)備落后、粗加工產(chǎn)品多而附加值低等問題始終制約著中國果蔬加工業(yè)和農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展。其中存在的最主要問題就是果蔬采后商品化處理水平低，加工轉(zhuǎn)化能力差。美國等發(fā)達國家果蔬采后商品化處理率達80％以上，水果總貯量占總產(chǎn)量的50％左右。現(xiàn)代果蔬采后保鮮處理與商品化處理技術(shù)、“冷鏈”技術(shù)、現(xiàn)代果蔬加工技術(shù)等已廣泛應(yīng)用于該產(chǎn)業(yè)，并建立了完善的產(chǎn)業(yè)技術(shù)管理體系，果蔬產(chǎn)后經(jīng)商品化處理和深加工可增值2-3倍。而中國果蔬商品化處理量僅占總產(chǎn)量的10％，果蔬產(chǎn)后貯運、保鮮等商品化處理與發(fā)達國家相比差距更大，普遍存在著粗加工產(chǎn)品多而高附加值產(chǎn)品少、中低檔產(chǎn)品多而高檔產(chǎn)品少、劣質(zhì)產(chǎn)品多而優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品少、老產(chǎn)品多而新產(chǎn)品少等弊端，尤其是特色資源的加工程度很低，遠不能滿足市場需求果蔬加工轉(zhuǎn)化能力僅分別為6％和10％左右。5、未來真空冷凍干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢隨著全球生態(tài)環(huán)境日益惡化，無污染的綠色食品越來越受到人們的歡迎；人們生活節(jié)奏日益加快，對飲食用餐越來越要求方便快捷；隨著現(xiàn)代人高血脂、高血壓、糖尿病、心腦血管疾病的發(fā)病率的不斷上升，人們對改變不合理的飲食結(jié)構(gòu)的愿望越來越強。真空冷凍干燥技術(shù)能很好適應(yīng)“綠色食品”、“方便食品”、“保健食品”

的三大發(fā)展趨勢。中國不僅果蔬等農(nóng)副產(chǎn)品的價格低，而且勞力價格也低，因而生產(chǎn)真空冷凍干燥食品的成本也遠比其他國家低得多。這種低成本，對外商產(chǎn)生了巨大的吸引力。據(jù)國家海關(guān)總署、國家商檢局統(tǒng)計，進入上世紀90年代，中國脫水蔬菜每年出口量以30％的速度增加，中國脫水蔬菜出口量約占世界總量的2／3。由于真空冷凍干燥技術(shù)的廣泛應(yīng)用及其產(chǎn)品的熱銷，國際市場對高檔次高品質(zhì)的真空凍干果蔬食品在數(shù)量和品種上需求均較大，因此，通過應(yīng)用真空冷凍干燥這一高新技術(shù)進行加工，將提高中國果蔬出口食品的檔次，獲得較高的附加值，將會形成國民經(jīng)濟新的增長點。對不發(fā)達的邊遠山區(qū)，可大力發(fā)展果蔬農(nóng)業(yè)的深加工，增加出口創(chuàng)匯，從而形成我們自己的前景好、利潤大的出口創(chuàng)匯支柱產(chǎn)業(yè)。無論從果蔬貯藏加工工業(yè)發(fā)展的三大趨勢看，或從國外市場和國內(nèi)市場對凍干食品，尤其是果蔬產(chǎn)品的巨大需求看，抓緊機遇，積極發(fā)展中國凍干食品工業(yè)都是大有作為的。參考文獻：[1]喬曉玲，閆祝煒，張原飛，等．食品真空冷凍干燥技術(shù)研究進展［J］．食品科學，2008，29(5):469－474．[2]江兆清,周然.魚及肉制品真空凍干技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].肉類研究,2012,07:39-43.[3]黃亞輝,梁金華,陳益才.真空冷凍干燥技術(shù)對單叢茶品質(zhì)影響的研究[J].廣東茶業(yè),2011,06:18-20.[4]朱紅英,初眾,吳桂蘋,魏來,趙建平,宗迎.青胡椒真空冷凍干燥工藝研究[J].食品與機械,2012,04:213-216.[5]朱克慶,呂少芳.真空冷凍干燥技術(shù)在方便水餃中的應(yīng)用[J].糧食加工,2010,04:46-48.[6]范明月,吳昊,朱俊向,張宏斌,甄天元,王成榮.干燥方式對南瓜粉物化特性及抗氧化活性的影響[J].中國食品學報,2013,12:109-114.[7]陳瑞娟,畢金峰,陳芹芹,劉璇,吳昕燁,周沫,周禹含.不同干燥方式對胡蘿卜粉香氣成分的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2013,09:70-76.[8]葉磊,郜海燕,周擁軍,陳杭君,穆宏磊.熱風干燥與真空冷凍干燥對桑葚果粉品質(zhì)的影響比較[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2014,02:155-159.[9]陳儀男.龍眼真空冷凍干燥工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2008,09:244-248.[10]孫曙光,張新明,商顯德,陳月起,王梅玉,尹風祝.真空冷凍干燥技術(shù)在金絲小棗凍干純粉生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].山東食品發(fā)酵,2012,01:38-40.[11]孫曙光,何皎,冀利,劉麗萍,商顯德,陳月起,王梅玉,尹風祝.金絲小棗真空冷凍干燥粉的工業(yè)化生產(chǎn)[J].食品與發(fā)酵科技,2012,04:64-66[12]張力偉.香菇真空冷