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1 食品凍干原理
水（H2O）在不同壓力和溫度下，可呈現固態(tài)（冰）、液態(tài)（水）和氣態(tài)（蒸氣）。由液態(tài)轉為氣態(tài)稱為“蒸發(fā)"，由固態(tài)轉為氣態(tài)稱為“升華"。要實現升華必須具備一定的條件，對于純水來說，這個條件大致是：壓力低于610Pa，溫度低于0℃。由于食品中存在的水不是純水，所以升華的條件略有差異。利用這個原理，人們只要預先將食品凍結好，再建立低氣壓條件，并提供適當的升華潛熱，則食品中的冰即可升華而被脫除掉，這樣就可獲得凍干食品。
2 凍干食品的品質
凍干食品除易于長期貯存和便于長途運輸外，還有許多*的優(yōu)點：
保鮮保營養(yǎng)。由于在低溫和低氣壓（缺氧）條件下生產，能有效地防止物料中某些成份的分解或氧化，也能抑制微生物和酶的有害作用，從而保持了食品的新鮮度和營養(yǎng)成份。
形、色、味不變。在升華過程中，水以分子狀態(tài)由表及里逐步被脫除掉，不破壞組織結構，不帶走天然色素和芳香物質，因而形、色、味都幾乎和鮮品一樣。
復水性好。在升華過程中，食品中的冰晶位置形成了似海綿那樣的微孔，因而凍干食品浸入水中后，很快便能吸水復原，好似鮮品。
食用方便。由于已洗切好，而且復水極快，因而直接食用或烹調都極為方便。
3 可凍干的食品
幾乎所有含水的食品都可以進行凍干，但對某些糖分含量或膠質含量過高的食品以及共晶點溫度過低的食品，凍干都相對困難?？蓛龈傻母黝愂称?，舉例如下：
○ 蔬菜類：香蔥、胡蘿卜、大蒜、洋蔥、生姜、辣椒、山藥、菠菜、菜花、青豆、食用菌等。
○ 水果類：蘋果、桃、梨、杏、紅棗、草莓、香蕉、菠蘿、哈密瓜等。
○ 肉類：牛肉、羊肉、豬肉、雞肉、蛇肉、甲魚等。
○ 水產類：魚片、蝦仁、蟹肉、墨魚絲、銀魚等。
○ 方便食品類：方便面輔料、牛肉面輔料，肉丸、湯料、寵物飼料等。
○ 速溶飲料類：咖啡、牛奶、豆?jié){、果汁、蜂王漿等。
○ 調味品類：各種烹調用調味品。
○ 醫(yī)藥類：鹿茸、鹿血、蚯蚓、蝎子、土鱉、人參、黨參、當歸、大黃、各種保健食品等。
問： 食品是怎樣凍干的？
答： 水吸收熱量可變成汽，冰吸收熱量亦可變成汽，前者叫蒸發(fā)，后者叫升華。烘干是蒸發(fā)脫水；凍干是升華脫水。將含水的食品速凍后，在真空和適當供熱條件下，食品中的水分便能升華脫走，從而獲得凍干食品。
問： 凍干一定要在真空條件下才能實現嗎？
答： 根據物理學的知識，0℃ 以下的冰只有在環(huán)境氣壓低于610Pa時才產生升華。一個大氣壓約等于100000Pa，低于610Pa的氣壓當屬真空狀態(tài)了。
問： 為什么還要適當供給熱量呢？
答： 凍結食品中的冰升華為汽并且脫走，必然從食品中帶走熱量從而使食品溫度降低。食品溫度越低，其中冰升華的速度越慢，整個升華時間便要拖長。為縮短周期，降低生產成本，就需要在升華過程中不斷供給熱量。然而熱量供給過多，又會引起凍結的食品融化，所以必須適當供給熱量。
問： 采用什么方式供熱好呢？
答： 向凍結食品供給升華所需的熱量有兩種方式。一種是接觸方式，即食品盤直接放在加熱板上，靠熱傳導供熱。另一種是不接觸方式，即食品盤懸空，靠熱輻射供熱。后者由于前者，能保證食品受熱均勻，保證干品質量。
問： 那些食品可以凍干？
答： 采用真空凍干技術，不但可將新鮮的肉禽類、水產類、瓜果類、蔬菜類等食品，制成凍干食品，也可將人參、黨參、鹿茸等藥材類制成活性藥材，還可將牛奶、豆?jié){、果汁等液態(tài)食品制成速溶干品。
問： 凍干食品有什么特色？
答： 凍干食品是在凍結狀態(tài)（低溫）下和真空條件下升華脫水生產的，因而它的形、色、味基本保持不變，營養(yǎng)成分基本保持不變，而且復水性能*。
問： 生產不同的凍干食品，采用的升華過程相同嗎？
答： 升華過程主要由加熱板溫度、物料溫度、真空度和升華周期來描寫。由于物料的不同、前后處理后的形態(tài)不同、含水率不同、裝料量不同的因素，所采用的升華過程自然不會相同。為獲得較好的升華過程，一般要用小型實驗機做實驗后在投產。
在我國果蔬類食品的銷售環(huán)節(jié)一般是采摘后直接上市銷售，然后由消費者買回家中處理干凈再食用，而剩余的不可食用部分再集中運輸處理，這種消費方式不僅費時費力，增加重復運輸處理，而且污染環(huán)境，又不符合食品衛(wèi)生要求，很顯然這與現代化、快節(jié)奏、高度文明、發(fā)達的社會越來越不相適應。
20世紀70年代發(fā)達國家就已實現工廠化加工水果、蔬菜，到80年代初已經發(fā)展到規(guī)模化生產。采收后的水果、蔬菜經挑選、去根蒂葉，清洗、預冷、包裝、冷藏運輸進入超級市場的冷藏貨架，消費者買回置入冰箱冷藏，食用時可直接烹調，無須清洗等環(huán)節(jié)，這種消費方式與我國傳統(tǒng)消費方式相比無疑具有許多優(yōu)點：
工廠化的集中處理必然給農業(yè)帶來一場深刻變革，農副產品加工必然朝著工廠化、規(guī)模化、標準化方向發(fā)展；可以向消費者提供*符合食品衛(wèi)生標準的農副產品，鮮度大大提高；大大減少城市垃圾，減少環(huán)境污染；減少重復運輸；消費者省時省力，滿足快節(jié)奏的生活方式要求。
我國政府一向大力提倡“菜籃子"工程，特別是在我國經濟發(fā)展時期，水果蔬菜的工廠化加工已經受到各級政府的高度重視，凈菜上市銷售已成為必然趨勢。在近幾年內必將有較大的發(fā)展。
此外，由于新鮮水果蔬菜的出口受到預冷保鮮技術制約，已越來越不能滿足日益增長的貿易要求。
預冷與冷卻的概念不同。所謂預冷是指食品從初始溫度（30℃左右）迅速降至所需要的終點溫度（0～15℃）的過程，冷卻以及快速凍結前的快速冷卻工序稱為預冷；而冷卻則是將食品溫度降至高于凍結溫度的過程，冷卻主要應用于以下幾種類型：
冷卻貯藏。用于水果、蔬菜等食品的高溫冷藏（保鮮冷藏），目的是為了保鮮和延長其貯藏時間。
純冷卻:*用于某些液體需要的某一溫度。在純冷卻時，流體溫度下降而不發(fā)生狀態(tài)變化，也就是只吸收本身的潛熱，如冷卻啤酒、調料、牛奶、水、葡萄酒、氫氧化鈉溶液、鹽水等。
析出冷卻:一般是指多相液體而言，即在冷卻時一種或多種液體成分固體化并析出。如處理油、石蠟、鋅鋇石、二氧化硫、制藥廠回收丙酮、冷凍濃縮海水、果汁、鹽水、葡萄酒等，沉淀酒石和某些化學處理方法等。
凝固冷卻:凝固冷卻是指一種物質以液態(tài)到固態(tài)的轉變，如人造黃油、植物油、動物油、棕櫚油、巧克力、硬脂精、凝膠等。
水果蔬菜采收后由于受環(huán)境溫度的影響，一般表面溫度比較高，加之其較強的呼吸作用，在成分不斷發(fā)生變化的同時，釋放的熱量也不斷地增大，溫度會持續(xù)升高，而較高的溫度又促使其呼吸加快連續(xù)釋放熱量，水分大量蒸發(fā)，自身的營養(yǎng)和水分持續(xù)消耗，迅速萎蔫鮮度降低，使貨架期大大縮短。
為了延長水果蔬菜的貨架期，減少其干耗和流通中的各種損耗，使消費者獲得高鮮度又潔凈的水果蔬菜，則必須在工廠進行一系列采收后的加工處理，如挑選、去蒂根皮葉、清洗預冷、濾水、包裝等，而預冷工藝更是*的。
真空預冷方法原理
常見的預冷方法有空氣預冷、水預冷、冰水預冷和真空預冷方法。
在常壓下將水加熱到100℃開始沸騰，溫度降至0℃時結冰。壓力降低時水的沸點為也降低613．28PA時沸點為0℃。依據水隨壓力降低其沸點也降低的物理性質，將預冷食品置于真空槽中抽真空，當壓力達到一定數值時，食品表面的水分開始蒸發(fā)。真空預冷方法的優(yōu)點是：
食品表面含有大量的水分，由于其溫度較高因而其水蒸氣壓力也發(fā)生了變化。在大氣壓力下水分蒸發(fā)比較緩慢，在真空狀態(tài)下由于阻力減少蒸發(fā)速度加快，因此食品冷卻速度快。食品初溫為35℃降至3℃時約需20min；在真空槽內由于各點壓力均勻，所以食品預冷均勻；冷卻能力大，包括裝卸時間每小時可以運行兩次；預冷清潔衛(wèi)生，無交叉污染。
真空預冷裝置
真空預冷裝置分間歇式、連續(xù)式、移動式和噴霧式4種。間歇式真空預冷裝置用于小規(guī)模生產，連續(xù)式真空預冷裝置用于大型加工廠，移動式真空預置由于其一體化，組裝在汽車上機動靈活，可以異地使用，噴霧式裝置用于表面水分較小的果實類、根莖類食品預冷。真空預冷裝置主要由真空槽、捕水器、真空泵、制冷機組、裝卸機構、控制柜等部件組成。
真空槽:真空槽一般采用Q235B鋼材或ICY18M9T1不銹鋼制作。對于小型真空槽采用圓筒形，并加裝加強筋增強，所有焊口均采用坡口焊，并進行X光探傷檢驗。采用Q235B材質時，內側應進行防腐處理，外側噴涂高強度防銹材料。槽體門應用電動或手動門，加工、精洗系統(tǒng)密封性能好。真空槽底部設有軌道機構，以便于裝卸物料。真空槽設有排水裝置和清洗系統(tǒng)，以保證內部清潔衛(wèi)生。
捕水器:捕水器又稱冷槽，與真空冷凍干燥裝置中的捕水器具有相同的作用，即用于濃縮空氣中的水分，以防止水分進入真空泵而乳化潤滑油損壞真空泵組件，間歇式真空預冷裝置的捕水器一般設計成圓筒形結構。
真空泵。真空泵為真空系統(tǒng)的關鍵部件，選用時應根據不同規(guī)格的真空預冷裝置及具體情況進行確定，如旋片真空泵組，水環(huán)增壓泵組等。
制冷機組:對于小型間歇式或連續(xù)式真空預冷裝置制冷機組應選擇水冷或風冷氟利昂冷凝機組，大型裝置則采用氨系統(tǒng)。對于較熱的氣候一般選擇氟里昂水冷機組，制冷機組與真空泵組、控制柜等組裝在一個公用底盤上。
裝卸機構。裝卸機構應視用戶裝卸方式確定，單個包裝裝卸應采用傳送帶或軌道，整體裝卸采用電瓶叉車或液壓推進器?？刂葡到y(tǒng)配有手動和自動系統(tǒng)工程，任何一個系統(tǒng)出現故障時，由另一系統(tǒng)運行。
真空凍干食品
凍干蔬菜，是指將新鮮蔬菜快速冷凍后，再送入真空容器中脫水而成的蔬菜。用凍干工藝制成的蔬菜，不僅保持了蔬菜的色、香、味、形，而且zui大限度地保存了蔬菜中的維生素、蛋白質等營養(yǎng)物質。食用時只要將該蔬菜加水即可，在幾分鐘內就會復原為新鮮蔬菜。凍干食品不要冷藏設備，只要密藏包裝后，就可在常溫下長期貯存、運輸和銷售，三五年內不變質。由于這種食品只有5％的含水量，因此質量好、重量輕，可大大降低其經營費用。
真空凍干食品生產，在我國起步較晚。上規(guī)模的凍干食品生產線，到20世紀80年代后期才出現，而且設備還是進口的。從國內外市場需求情況看，我國凍干食品產業(yè)發(fā)展前景極其廣闊。
在凍干食品的發(fā)展初期，由于產量低、價格貴，于宇航、遠洋航行、極地考察、山區(qū)作業(yè)等特殊工作人員享用。進入20世紀90年代以后，凍干食品的品種和數量都迅速增長，不僅對絕大部分的蔬菜，也可對水果、肉食、豆?jié){、果汁、蜂蜜等凍干?，F在，在食品工業(yè)原料、烹飪原料、土特產品、調味品、補品、飲料、休閑食品等各個方面，都出現了日益增多的凍干產品。
如今，凍干食品又發(fā)展到一個更高的層次，如凍干方便面，不僅調料是凍干的，而且面條也是凍干的，還按營養(yǎng)搭配足量的凍干蔬菜。凍干湯料，用凍干的調味品、蔬菜、雞蛋等合理搭配，即沖即食，方便可口。粉末蔬菜，凍干技術與超微粉碎技術相結合，把各種蔬菜制成極易消化吸收的超微粉末，加入面條、餅干、糕點、糖果、飲料等，制成新一代保健食品，適宜幼兒和老人食用。顆粒蔬菜，日本人將凍干的油菜、菠菜、蘿卜葉、芹菜、豌豆、胡蘿卜、南瓜、雪里蕻等混合制成顆粒。這種蔬菜顆粒既含有豐富的葉綠素、胡蘿卜素、各種維生素和礦物質等天然營養(yǎng)物質，又有鮮美的味道，適合病人或營養(yǎng)不良者食用。
據國家海關總署、國家商檢局統(tǒng)計，在20世紀90年代，我國脫水蔬菜出口量每年以30％的速度增加，我國脫水蔬菜出口量約占世界總產量的2／3。而凍干蔬菜在市場的價格是熱風干燥脫水蔬菜的4倍～6倍，正成為貿易的大宗食品。市場凍干食品供不應求，但國內凍干食品工業(yè)尚處于發(fā)展初期，產量還很低。因此我國應加快發(fā)展凍干食品，把豐富的農產品進行深加工增值、外銷創(chuàng)匯。目前，我國生產的凍干食品主要包括：湯料、蝦仁、半成品（如雞蛋粉）、保健品（如凍干人參）及方便面調料（如方便面中的脫水菜、肉丁等），年產量不足3000噸。到2010年，僅我國方便面輔料一項，約需凍干食品4萬噸，加上各種快餐配料、湯料、飲料等，每年凍干食品的消費量將超過10萬噸。國內外對凍干食品的巨大需求，為我國發(fā)展凍干食品工業(yè)，提供了機遇。
發(fā)展我國的凍干食品產業(yè)，必須開發(fā)我國的食品凍干設備。我國是農業(yè)大國，有豐富的蔬菜、肉食用水產資源，將此類食品資源加工成凍干食品，如采用國產的凍干加工設備，其價格僅為進口設備的1／4。同時抓住西部大開發(fā)的機遇，開發(fā)凍干蔬菜、凍干牛肉干等大宗食品出口，是一項前景看好、利潤大、風險小的出口創(chuàng)匯項目。長期以來，我國的農牧產品一直徘徊在出口原料或初級加工階段，給人一種技術含量低的總體感覺。通過開發(fā)凍干食品，將提高我國出口食品的檔次，獲得較高的附加值。凍干食品雖然生產成本較高，但銷售價格更高，效益很好。
你知道食品真空凍干嗎？
在歐、美、日本市場上，你可以看到琳瑯滿目的凍干食品。這些都是由真空凍干技術做成的。真空冷凍干燥技術是一項對食品和藥品進行護色、保鮮、保質的高新脫水技術。凍干脫水后的蔬菜、水果、肉類、水產、調料等，除應用于宇航、軍需、登山、旅游、勘探、采礦等行業(yè)外，現已進入餐館和家庭。從總的發(fā)展趨勢看，設備能耗越來越低，生產周期越來越短。凍干食品在市場的價格是熱風干燥脫水食品的4—6倍，正成為貿易的搶手貨。
凍干食品是將新鮮食品快速冷凍后，送入真空容器中脫水而成，在真空條件下，水分由固態(tài)冰升成氣，從而使物料脫水干燥。用凍干工藝制成的食品，不僅色、香、味、形俱全，而且保存了食品中的維生素、蛋白質等營養(yǎng)物質。食用前，稍微加工，幾分鐘內就會復原為新鮮食品。
凍干食品不要冷藏設備，密封包裝后，可在常溫下長期貯存、運輸和銷售，三五年內不變質。由于凍干食品有5％含水量，質量好、重量輕，可大大降低其經營費用。例如，蕃茄醬經凍干工藝加工后，1000克新鮮蕃茄醬可加工出凍干蕃茄醬粉320克，一加水即復原為蕃茄醬。深受人們喜愛。如今，凍干蕃茄醬已成為蕃茄醬的換代產品。
在真空凍干食品的生產中，一般有選料、清洗、切分、漂燙、殺菌等工序。它要清除附著在根莖葉的蟲和卵以及泥沙，用磁場除去金屬雜物，用靜電除去毛、鱗片等異物，避免加熱過度，無論蒸煮還是浸漬，都要按工藝要求去辦，只有把好前處理關，才有可能產出高品質凍干食品。對前處理的物品進行速凍，凍結得越快，物品中結晶越小，對物品結構組織破壞就小。凍結時間短，蛋白質在凝聚和濃縮作用下，不會發(fā)生質變。
速凍后的食品須迅速進行真空升華干燥，要求真空度很快達到升華壓力，并及時供給升華熱能來維護升華溫度不變，一般采用輻射加熱。
凍干食品呈多孔狀，組織表面比原來擴大100~150倍，因此與氧氣接觸的機會增加，從低溫低壓下恢復常壓時，應在氮氣環(huán)境中進行。粉碎、包裝應在相對濕度30~40％、溫度25℃以下進行。為保持干制食品含水5％以下，包裝內應放入干燥劑以及吸附微量水分。包裝材料應選擇透氣性差、強度高、顏色深為好。
凍干技術可加工各種蔬菜、水果、魚肉、方便面、調味品以及咖啡、茶葉、中藥等。
凍干食品生產線包括前處理、速凍、升華干燥和包裝等環(huán)節(jié)。為了給速凍庫和升華干燥倉創(chuàng)造正常工作條件，必須配套制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、設備監(jiān)控系統(tǒng)和物料運輸系統(tǒng)，還要配套蒸汽鍋爐和循環(huán)水。凍干生產線的zui關鍵設備是升華干燥倉，它是一個很大的臥式圓筒，筒內裝有多層加熱器，料盤插進多層加熱架之間。料車沿天軌從前處理間（裝料）、經速凍庫（速凍）和干燥倉（升華干燥脫水）到包裝（卸料），再沿天軌回到前處理間。這樣循環(huán)運料，非常便捷、衛(wèi)生而安全。水汽冷阱裝置于加熱架兩側（或獨立于倉外），加熱架上的加熱板，經過專門的表面處理，能以輻射方式向物料傳遞熱能（升華熱）水汽冷阱能快速捕獲由物料升華出來的水汽。將一個干燥倉的料由速凍庫運進干燥只需5分鐘，從而保證凍料不融。
我國是農業(yè)大國，有豐富的蔬菜、肉食及水產資源，將此類食品資源加工成凍干食品，采用國產的凍干加工設備，其價格僅為進口設備的1／4。抓住西部大開發(fā)的機遇，開發(fā)凍干蔬菜、凍干牛肉干等大宗食品出口，是一項前景看好，利潤大，風險小的出口創(chuàng)匯項目。長期以來，我國的農牧產品一直徘徊在出口原料或初級加工階段，給人一種技術含量低的總體感覺。通過開發(fā)凍干蔬菜和肉食等，將提高我國出口食品的檔次，獲得較高的附加值（每公斤凍干菜按品種為100元~300元）。我國各地都有一些當地的名優(yōu)特產品，經過用凍干工藝加工后，就成為脫水的名優(yōu)特產品。
市場凍干食品供不應求，國內凍干食品工業(yè)尚處于發(fā)展初期，產量還很低。卻引來了外商向我國市場的大量求購。這既有市場對凍干食品供不應求的外因，也有我國凍干食品生產成本低的內因。我國應充分利用西部大開發(fā)的機遇，大力發(fā)展凍干食品，把西部地區(qū)豐富的農副產品深加工增值、外銷創(chuàng)匯。目前，我國生產的凍干食品，主要包括：湯料、蝦仁、半成品（如雞蛋粉）、保健品（如凍干人參）及方便面調料（如方便面中的脫水菜、肉丁）等，年產量不足3000噸。2010年，僅我國方便面輔料一項，約需凍干食品4萬噸，加上各種快餐配料、湯料、飲料等，每年凍干食品的消費將超過10萬噸。國內外對凍干食品的巨大需求，為發(fā)展我國的凍干食品工業(yè)，提供了大好的機遇。
凍干食品雖然生產成本較高，但銷售價格更高，效益很好。去年外商收購價（人民幣·元／凍干品·公斤）：牛肉130、羊肉180、胡蘿卜130、大蔥140、枸杞240元、菠菜160、百合200、蘑菇260、草莓180、洋蔥130、青辣椒190、紅辣椒210、大蒜片60—100、蒜苗130。發(fā)展中國的凍干食品產業(yè)，必須開發(fā)中國的食品凍干設備。中國科學院蘭州近代物理研究所，利用幾十年研制加速器的技術積累，瞄準先進水平，1993年開發(fā)了 J DG系列食品凍干機，其技術性能為國內。自1996年以來，已在山東、河南、陜西、甘肅等地建了十多條生產線，共裝配了 JDG60型、90型、100F型和200F型凍干機32套。目前，已建的凍干香蔥、凍干山藥、凍干草莓等，不斷接到外商訂單。
加工凍干食品規(guī)模越大成本越低，效益越高。據估計，每年各以100天加工大蒜片、胡蘿卜丁、醬牛肉等3個產品，凍干面積需200平方米生產線，600多萬元的生產設備造價，年產值可為3000多萬元，年利稅在30％以上，約合1000多萬元。
