食品真空冷凍干燥技術
時間：2021-05-18 10:43:29 點擊：次
真空冷凍干燥技術是將真空技術和冷凍技術結合起來的一種綜合性技術 ,亦稱真空冷凍升華干燥技術。 采用該技術生產的食品稱為真空冷凍干燥食品，生產設備稱為食品真空冷凍干燥機。 真空冷凍干燥食品能最大限度地保持新鮮食品原有的品質 ,其色澤、形狀、外觀只有輕微的變化 ,營養成分損耗極少 ,結構、質地、風味變化很小 ,因而受到消費者的歡迎。真空冷凍干燥技術已成為一種新興的食品加工技術 ,是 21世紀食品加工的發展方向。
食品的脫水干燥方法有蒸發和升華 2種。 食品中的水分若由液態變為汽態水蒸汽除去 ,謂之蒸發。食品中的水分若從固態冰直接變為氣態水蒸汽除去 ,謂之升華。通常食品的脫水干制是 ,在高溫下使食品中的水分從液態蒸發成水蒸汽并除去。與此不同 ,真空冷凍干燥方法則是在高真空和極低的溫度下 ,使固態冰升華成氣態水蒸汽除去 ,從而完成食品干燥加工過程。化學熱力學中的相平衡理論是食品真空冷凍干燥技術原理的基礎。 在一定的壓力和溫度條件下 ,水的 3種聚集態 (固、液、氣態 )之間達到一定的相平衡。據此得到水的相圖 (見圖 1) ,它表明了水的各種相態之間的關系。三相點顯示了水的氣、液、固三相共存的壓力和溫度條件 ,為 t = 0.0098℃ , p = 610.5Pa；
在壓力大于三相點的壓力 ( 610.5Pa)時 ,將固態冰等壓加熱升溫 ,冰需首先轉化成液態水 ,然后再轉化成氣態水蒸汽 ,其過程為蒸發過程。 如果在低于三相點的壓力下進行加工 ,存在于食品中的水分就只有固態和氣態兩相 ,此時若溫度不變、壓力降低 ,或壓力不變、溫度降低 ,都會使食品中的固、氣兩相平衡遭到破壞 ,食品中的固態冰可以直接升華轉化成為氣態水蒸汽 ,達到脫水干燥的目的。這就是真空冷凍干燥技術依據的原理 ,故真空冷凍干燥亦稱為真空冷凍升華干燥。 干燥室內的真空度低于 610 Pa絕對壓力 ,物料溫度低于0℃ ,物料內的冰晶才能直接升華成水蒸汽。 一般采用預凍結的方法先將含水食品快速低溫凍結 ,使食品中的游離水結晶成固體冰晶 , (食品的水分中含有各種溶質 ,導致凍結點一般低于 - 4℃ ) ,然后在高度真空的條件下 ,使食品中的冰晶升華 ,待冰晶升華后再除去食品中的部分吸附水 ,即成為冷凍干燥食品。 冷凍干燥食品的殘留水量一般在 1% ～ 4% 左右。
冰晶的升華需要升華熱 (見表 1) ,故必須設置加熱增溫系統以加快升華速率。提供的熱量應恰好等于食品內的冰晶升華所需要的相應升華熱 ,并保證凍結食品的溫度略低于冰晶的熔解溫度 ,以使冰晶能以最快速率升華。 提供熱量過大將會引起食品解凍 ,達不到冷凍干燥的目的;而若提供的熱量過少 ,則會導致升華速率減慢。實際加工時采用低溫激發遠紅外加熱的方法 ,以保證加熱的均勻。 真空室里的產品位于兩塊加熱板之間 ,并按照干燥過程的加熱曲線 ,嚴格控制加熱板的溫度。 要保證在整個真空冷凍過程中 ,食品中所有的水分都以冰晶存在而不熔融。凍結食品的溫度不能低于與冰晶飽和蒸汽壓 (等于真空室內的壓力 )相對應的溫度。 應注意到 ,只有真空室內食品中冰晶的飽和蒸汽壓大于真空室內的絕對壓力時 ,冰晶才能發生升華 ,食品中的水蒸汽才能向外擴散 ,因此應選擇并保證真空室有適當的真空度。當真空室內的絕對壓力超過 610 Pa時 ,食品物料中就會出現液相 , 667Pa時就會出現沸騰。 Blair發現 ,有些食品物料在 533Pa下就會飛濺 ,在 400 Pa下就會膨化。肉類雖有固定形態 ,同樣可以形成類似結構 ,故真空度以 200 Pa為宜。食品一般只有在 533Pa絕對壓力時才會處于三相點以下 ,故真空冷凍干燥加工時真空度至少須低于此壓力。
食品的升華干燥完全是在冰晶的表面進行 ,隨干燥的進行 ,物料內冰晶層的界面不斷向物料中心移動 ,直到最后的冰晶升華。此時食品物料的水分已降至 5% 以下。
上海紅鹿凍干機廠家www.taoshanshua.com
為客戶提供食品、生物、制藥工程等領域，凍干設備成套生產線項目整包服務（交鑰匙工程），歡迎來廠考察或來電咨詢！
QQ咨詢