1 食品冻干原理

    水（H2O）在不同压力和温度下，可呈现固态（冰）、液态（水）和气态（蒸气）。由液态转为气态称为“蒸发"，由固态转为气态称为“升华"。要实现升华必须具备一定的条件，对于纯水来说，这个条件大致是：压力低于610Pa，温度低于0℃。由于食品中存在的水不是纯水，所以升华的条件略有差异。利用这个原理，人们只要预先将食品冻结好，再建立低气压条件，并提供适当的升华潜热，则食品中的冰即可升华而被脱除掉，这样就可获得冻干食品。

2 冻干食品的品质

    冻干食品除易于长期贮存和便于长途运输外，还有许多*的优点：

保鲜保营养。由于在低温和低气压（缺氧）条件下生产，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，从而保持了食品的新鲜度和营养成份。
形、色、味不变。在升华过程中，水以分子状态由表及里逐步被脱除掉，不破坏组织结构，不带走天然色素和芳香物质，因而形、色、味都几乎和鲜品一样。
复水性好。在升华过程中，食品中的冰晶位置形成了似海绵那样的微孔，因而冻干食品浸入水中后，很快便能吸水复原，好似鲜品。
食用方便。由于已洗切好，而且复水极快，因而直接食用或烹调都极为方便。

3 可冻干的食品

    几乎所有含水的食品都可以进行冻干，但对某些糖分含量或胶质含量过高的食品以及共晶点温度过低的食品，冻干都相对困难。可冻干的各类食品，举例如下：

○ 蔬菜类：香葱、胡萝卜、大蒜、洋葱、生姜、辣椒、山药、菠菜、菜花、青豆、食用菌等。
○ 水果类：苹果、桃、梨、杏、红枣、草莓、香蕉、菠萝、哈密瓜等。
○ 肉类：牛肉、羊肉、猪肉、鸡肉、蛇肉、甲鱼等。
○ 水产类：鱼片、虾仁、蟹肉、墨鱼丝、银鱼等。
○ 方便食品类：方便面辅料、牛肉面辅料，肉丸、汤料、宠物饲料等。
○ 速溶饮料类：咖啡、牛奶、豆浆、果汁、蜂王浆等。
○ 调味品类：各种烹调用调味品。
○ 医药类：鹿茸、鹿血、蚯蚓、蝎子、土鳖、人参、党参、当归、大黄、各种保健食品等。

问： 食品是怎样冻干的？

答： 水吸收热量可变成汽，冰吸收热量亦可变成汽，前者叫蒸发，后者叫升华。烘干是蒸发脱水；冻干是升华脱水。将含水的食品速冻后，在真空和适当供热条件下，食品中的水分便能升华脱走，从而获得冻干食品。

问： 冻干一定要在真空条件下才能实现吗？

答： 根据物理学的知识，0℃ 以下的冰只有在环境气压低于610Pa时才产生升华。一个大气压约等于100000Pa，低于610Pa的气压当属真空状态了。

问： 为什么还要适当供给热量呢？

答： 冻结食品中的冰升华为汽并且脱走，必然从食品中带走热量从而使食品温度降低。食品温度越低，其中冰升华的速度越慢，整个升华时间便要拖长。为缩短周期，降低生产成本，就需要在升华过程中不断供给热量。然而热量供给过多，又会引起冻结的食品融化，所以必须适当供给热量。

问： 采用什么方式供热好呢？

答： 向冻结食品供给升华所需的热量有两种方式。一种是接触方式，即食品盘直接放在加热板上，靠热传导供热。另一种是不接触方式，即食品盘悬空，靠热辐射供热。后者由于前者，能保证食品受热均匀，保证干品质量。

问： 那些食品可以冻干？

答： 采用真空冻干技术，不但可将新鲜的肉禽类、水产类、瓜果类、蔬菜类等食品，制成冻干食品，也可将人参、党参、鹿茸等药材类制成活性药材，还可将牛奶、豆浆、果汁等液态食品制成速溶干品。

问： 冻干食品有什么特色？

答： 冻干食品是在冻结状态（低温）下和真空条件下升华脱水生产的，因而它的形、色、味基本保持不变，营养成分基本保持不变，而且复水性能*。

问： 生产不同的冻干食品，采用的升华过程相同吗？

答： 升华过程主要由加热板温度、物料温度、真空度和升华周期来描写。由于物料的不同、前后处理后的形态不同、含水率不同、装料量不同的因素，所采用的升华过程自然不会相同。为获得较好的升华过程，一般要用小型实验机做实验后在投产。

 在我国果蔬类食品的销售环节一般是采摘后直接上市销售，然后由消费者买回家中处理干净再食用，而剩余的不可食用部分再集中运输处理，这种消费方式不仅费时费力，增加重复运输处理，而且污染环境，又不符合食品卫生要求，很显然这与现代化、快节奏、高度文明、发达的社会越来越不相适应。
    20世纪70年代发达国家就已实现工厂化加工水果、蔬菜，到80年代初已经发展到规模化生产。采收后的水果、蔬菜经挑选、去根蒂叶，清洗、预冷、包装、冷藏运输进入超级市场的冷藏货架，消费者买回置入冰箱冷藏，食用时可直接烹调，无须清洗等环节，这种消费方式与我国传统消费方式相比无疑具有许多优点：
    工厂化的集中处理必然给农业带来一场深刻变革，农副产品加工必然朝着工厂化、规模化、标准化方向发展；可以向消费者提供*符合食品卫生标准的农副产品，鲜度大大提高；大大减少城市垃圾，减少环境污染；减少重复运输；消费者省时省力，满足快节奏的生活方式要求。
    我国政府一向大力提倡“菜篮子"工程，特别是在我国经济发展时期，水果蔬菜的工厂化加工已经受到各级政府的高度重视，净菜上市销售已成为必然趋势。在近几年内必将有较大的发展。
    此外，由于新鲜水果蔬菜的出口受到预冷保鲜技术制约，已越来越不能满足日益增长的贸易要求。
    预冷与冷却的概念不同。所谓预冷是指食品从初始温度（30℃左右）迅速降至所需要的终点温度（0～15℃）的过程，冷却以及快速冻结前的快速冷却工序称为预冷；而冷却则是将食品温度降至高于冻结温度的过程，冷却主要应用于以下几种类型：
    冷却贮藏。用于水果、蔬菜等食品的高温冷藏（保鲜冷藏），目的是为了保鲜和延长其贮藏时间。
    纯冷却:*用于某些液体需要的某一温度。在纯冷却时，流体温度下降而不发生状态变化，也就是只吸收本身的潜热，如冷却啤酒、调料、牛奶、水、葡萄酒、氢氧化钠溶液、盐水等。
    析出冷却:一般是指多相液体而言，即在冷却时一种或多种液体成分固体化并析出。如处理油、石蜡、锌钡石、二氧化硫、制药厂回收丙酮、冷冻浓缩海水、果汁、盐水、葡萄酒等，沉淀酒石和某些化学处理方法等。
    凝固冷却:凝固冷却是指一种物质以液态到固态的转变，如人造黄油、植物油、动物油、棕榈油、巧克力、硬脂精、凝胶等。
水果蔬菜采收后由于受环境温度的影响，一般表面温度比较高，加之其较强的呼吸作用，在成分不断发生变化的同时，释放的热量也不断地增大，温度会持续升高，而较高的温度又促使其呼吸加快连续释放热量，水分大量蒸发，自身的营养和水分持续消耗，迅速萎蔫鲜度降低，使货架期大大缩短。
    为了延长水果蔬菜的货架期，减少其干耗和流通中的各种损耗，使消费者获得高鲜度又洁净的水果蔬菜，则必须在工厂进行一系列采收后的加工处理，如挑选、去蒂根皮叶、清洗预冷、滤水、包装等，而预冷工艺更是*的。

真空预冷方法原理
    常见的预冷方法有空气预冷、水预冷、冰水预冷和真空预冷方法。
    在常压下将水加热到100℃开始沸腾，温度降至0℃时结冰。压力降低时水的沸点为也降低613．28PA时沸点为0℃。依据水随压力降低其沸点也降低的物理性质，将预冷食品置于真空槽中抽真空，当压力达到一定数值时，食品表面的水分开始蒸发。真空预冷方法的优点是：
    食品表面含有大量的水分，由于其温度较高因而其水蒸气压力也发生了变化。在大气压力下水分蒸发比较缓慢，在真空状态下由于阻力减少蒸发速度加快，因此食品冷却速度快。食品初温为35℃降至3℃时约需20min；在真空槽内由于各点压力均匀，所以食品预冷均匀；冷却能力大，包括装卸时间每小时可以运行两次；预冷清洁卫生，无交叉污染。

真空预冷装置
    真空预冷装置分间歇式、连续式、移动式和喷雾式4种。间歇式真空预冷装置用于小规模生产，连续式真空预冷装置用于大型加工厂，移动式真空预置由于其一体化，组装在汽车上机动灵活，可以异地使用，喷雾式装置用于表面水分较小的果实类、根茎类食品预冷。真空预冷装置主要由真空槽、捕水器、真空泵、制冷机组、装卸机构、控制柜等部件组成。
　　真空槽:真空槽一般采用Q235B钢材或ICY18M9T1不锈钢制作。对于小型真空槽采用圆筒形，并加装加强筋增强，所有焊口均采用坡口焊，并进行X光探伤检验。采用Q235B材质时，内侧应进行防腐处理，外侧喷涂高强度防锈材料。槽体门应用电动或手动门，加工、精洗系统密封性能好。真空槽底部设有轨道机构，以便于装卸物料。真空槽设有排水装置和清洗系统，以保证内部清洁卫生。
    捕水器:捕水器又称冷槽，与真空冷冻干燥装置中的捕水器具有相同的作用，即用于浓缩空气中的水分，以防止水分进入真空泵而乳化润滑油损坏真空泵组件，间歇式真空预冷装置的捕水器一般设计成圆筒形结构。
真空泵。真空泵为真空系统的关键部件，选用时应根据不同规格的真空预冷装置及具体情况进行确定，如旋片真空泵组，水环增压泵组等。
    制冷机组:对于小型间歇式或连续式真空预冷装置制冷机组应选择水冷或风冷氟利昂冷凝机组，大型装置则采用氨系统。对于较热的气候一般选择氟里昂水冷机组，制冷机组与真空泵组、控制柜等组装在一个公用底盘上。
装卸机构。装卸机构应视用户装卸方式确定，单个包装装卸应采用传送带或轨道，整体装卸采用电瓶叉车或液压推进器。控制系统配有手动和自动系统工程，任何一个系统出现故障时，由另一系统运行。

真空冻干食品

 冻干蔬菜，是指将新鲜蔬菜快速冷冻后，再送入真空容器中脱水而成的蔬菜。用冻干工艺制成的蔬菜，不仅保持了蔬菜的色、香、味、形，而且zui大限度地保存了蔬菜中的维生素、蛋白质等营养物质。食用时只要将该蔬菜加水即可，在几分钟内就会复原为新鲜蔬菜。冻干食品不要冷藏设备，只要密藏包装后，就可在常温下长期贮存、运输和销售，三五年内不变质。由于这种食品只有5％的含水量，因此质量好、重量轻，可大大降低其经营费用。

    真空冻干食品生产，在我国起步较晚。上规模的冻干食品生产线，到20世纪80年代后期才出现，而且设备还是进口的。从国内外市场需求情况看，我国冻干食品产业发展前景极其广阔。

    在冻干食品的发展初期，由于产量低、价格贵，于宇航、远洋航行、极地考察、山区作业等特殊工作人员享用。进入20世纪90年代以后，冻干食品的品种和数量都迅速增长，不仅对绝大部分的蔬菜，也可对水果、肉食、豆浆、果汁、蜂蜜等冻干。现在，在食品工业原料、烹饪原料、土特产品、调味品、补品、饮料、休闲食品等各个方面，都出现了日益增多的冻干产品。

    如今，冻干食品又发展到一个更高的层次，如冻干方便面，不仅调料是冻干的，而且面条也是冻干的，还按营养搭配足量的冻干蔬菜。冻干汤料，用冻干的调味品、蔬菜、鸡蛋等合理搭配，即冲即食，方便可口。粉末蔬菜，冻干技术与超微粉碎技术相结合，把各种蔬菜制成极易消化吸收的超微粉末，加入面条、饼干、糕点、糖果、饮料等，制成新一代保健食品，适宜幼儿和老人食用。颗粒蔬菜，日本人将冻干的油菜、菠菜、萝卜叶、芹菜、豌豆、胡萝卜、南瓜、雪里蕻等混合制成颗粒。这种蔬菜颗粒既含有丰富的叶绿素、胡萝卜素、各种维生素和矿物质等天然营养物质，又有鲜美的味道，适合病人或营养不良者食用。

    据国家海关总署、国家商检局统计，在20世纪90年代，我国脱水蔬菜出口量每年以30％的速度增加，我国脱水蔬菜出口量约占世界总产量的2／3。而冻干蔬菜在市场的价格是热风干燥脱水蔬菜的4倍～6倍，正成为贸易的大宗食品。市场冻干食品供不应求，但国内冻干食品工业尚处于发展初期，产量还很低。因此我国应加快发展冻干食品，把丰富的农产品进行深加工增值、外销创汇。目前，我国生产的冻干食品主要包括：汤料、虾仁、半成品（如鸡蛋粉）、保健品（如冻干人参）及方便面调料（如方便面中的脱水菜、肉丁等），年产量不足3000吨。到2010年，仅我国方便面辅料一项，约需冻干食品4万吨，加上各种快餐配料、汤料、饮料等，每年冻干食品的消费量将超过10万吨。国内外对冻干食品的巨大需求，为我国发展冻干食品工业，提供了机遇。

    发展我国的冻干食品产业，必须开发我国的食品冻干设备。我国是农业大国，有丰富的蔬菜、肉食用水产资源，将此类食品资源加工成冻干食品，如采用国产的冻干加工设备，其价格仅为进口设备的1／4。同时抓住西部大开发的机遇，开发冻干蔬菜、冻干牛肉干等大宗食品出口，是一项前景看好、利润大、风险小的出口创汇项目。长期以来，我国的农牧产品一直徘徊在出口原料或初级加工阶段，给人一种技术含量低的总体感觉。通过开发冻干食品，将提高我国出口食品的档次，获得较高的附加值。冻干食品虽然生产成本较高，但销售价格更高，效益很好。

你知道食品真空冻干吗？

在欧、美、日本市场上，你可以看到琳琅满目的冻干食品。这些都是由真空冻干技术做成的。真空冷冻干燥技术是一项对食品和药品进行护色、保鲜、保质的高新脱水技术。冻干脱水后的蔬菜、水果、肉类、水产、调料等，除应用于宇航、军需、登山、旅游、勘探、采矿等行业外，现已进入餐馆和家庭。从总的发展趋势看，设备能耗越来越低，生产周期越来越短。冻干食品在市场的价格是热风干燥脱水食品的4—6倍，正成为贸易的抢手货。

    冻干食品是将新鲜食品快速冷冻后，送入真空容器中脱水而成，在真空条件下，水分由固态冰升成气，从而使物料脱水干燥。用冻干工艺制成的食品，不仅色、香、味、形俱全，而且保存了食品中的维生素、蛋白质等营养物质。食用前，稍微加工，几分钟内就会复原为新鲜食品。

    冻干食品不要冷藏设备，密封包装后，可在常温下长期贮存、运输和销售，三五年内不变质。由于冻干食品有5％含水量，质量好、重量轻，可大大降低其经营费用。例如，蕃茄酱经冻干工艺加工后，1000克新鲜蕃茄酱可加工出冻干蕃茄酱粉320克，一加水即复原为蕃茄酱。深受人们喜爱。如今，冻干蕃茄酱已成为蕃茄酱的换代产品。

    在真空冻干食品的生产中，一般有选料、清洗、切分、漂烫、杀菌等工序。它要清除附着在根茎叶的虫和卵以及泥沙，用磁场除去金属杂物，用静电除去毛、鳞片等异物，避免加热过度，无论蒸煮还是浸渍，都要按工艺要求去办，只有把好前处理关，才有可能产出高品质冻干食品。对前处理的物品进行速冻，冻结得越快，物品中结晶越小，对物品结构组织破坏就小。冻结时间短，蛋白质在凝聚和浓缩作用下，不会发生质变。

    速冻后的食品须迅速进行真空升华干燥，要求真空度很快达到升华压力，并及时供给升华热能来维护升华温度不变，一般采用辐射加热。

    冻干食品呈多孔状，组织表面比原来扩大100~150倍，因此与氧气接触的机会增加，从低温低压下恢复常压时，应在氮气环境中进行。粉碎、包装应在相对湿度30~40％、温度25℃以下进行。为保持干制食品含水5％以下，包装内应放入干燥剂以及吸附微量水分。包装材料应选择透气性差、强度高、颜色深为好。

    冻干技术可加工各种蔬菜、水果、鱼肉、方便面、调味品以及咖啡、茶叶、中药等。

    冻干食品生产线包括前处理、速冻、升华干燥和包装等环节。为了给速冻库和升华干燥仓创造正常工作条件，必须配套制冷系统、加热系统、设备监控系统和物料运输系统，还要配套蒸汽锅炉和循环水。冻干生产线的zui关键设备是升华干燥仓，它是一个很大的卧式圆筒，筒内装有多层加热器，料盘插进多层加热架之间。料车沿天轨从前处理间（装料）、经速冻库（速冻）和干燥仓（升华干燥脱水）到包装（卸料），再沿天轨回到前处理间。这样循环运料，非常便捷、卫生而安全。水汽冷阱装置于加热架两侧（或独立于仓外），加热架上的加热板，经过专门的表面处理，能以辐射方式向物料传递热能（升华热）水汽冷阱能快速捕获由物料升华出来的水汽。将一个干燥仓的料由速冻库运进干燥只需5分钟，从而保证冻料不融。

    我国是农业大国，有丰富的蔬菜、肉食及水产资源，将此类食品资源加工成冻干食品，采用国产的冻干加工设备，其价格仅为进口设备的1／4。抓住西部大开发的机遇，开发冻干蔬菜、冻干牛肉干等大宗食品出口，是一项前景看好，利润大，风险小的出口创汇项目。长期以来，我国的农牧产品一直徘徊在出口原料或初级加工阶段，给人一种技术含量低的总体感觉。通过开发冻干蔬菜和肉食等，将提高我国出口食品的档次，获得较高的附加值（每公斤冻干菜按品种为100元~300元）。我国各地都有一些当地的名优特产品，经过用冻干工艺加工后，就成为脱水的名优特产品。

    市场冻干食品供不应求，国内冻干食品工业尚处于发展初期，产量还很低。却引来了外商向我国市场的大量求购。这既有市场对冻干食品供不应求的外因，也有我国冻干食品生产成本低的内因。我国应充分利用西部大开发的机遇，大力发展冻干食品，把西部地区丰富的农副产品深加工增值、外销创汇。目前，我国生产的冻干食品，主要包括：汤料、虾仁、半成品（如鸡蛋粉）、保健品（如冻干人参）及方便面调料（如方便面中的脱水菜、肉丁）等，年产量不足3000吨。2010年，仅我国方便面辅料一项，约需冻干食品4万吨，加上各种快餐配料、汤料、饮料等，每年冻干食品的消费将超过10万吨。国内外对冻干食品的巨大需求，为发展我国的冻干食品工业，提供了大好的机遇。

    冻干食品虽然生产成本较高，但销售价格更高，效益很好。去年外商收购价（人民币·元／冻干品·公斤）：牛肉130、羊肉180、胡萝卜130、大葱140、枸杞240元、菠菜160、百合200、蘑菇260、草莓180、洋葱130、青辣椒190、红辣椒210、大蒜片60—100、蒜苗130。发展中国的冻干食品产业，必须开发中国的食品冻干设备。中国科学院兰州近代物理研究所，利用几十年研制加速器的技术积累，瞄准先进水平，1993年开发了 J DG系列食品冻干机，其技术性能为国内。自1996年以来，已在山东、河南、陕西、甘肃等地建了十多条生产线，共装配了 JDG60型、90型、100F型和200F型冻干机32套。目前，已建的冻干香葱、冻干山药、冻干草莓等，不断接到外商订单。

    加工冻干食品规模越大成本越低，效益越高。据估计，每年各以100天加工大蒜片、胡萝卜丁、酱牛肉等3个产品，冻干面积需200平方米生产线，600多万元的生产设备造价，年产值可为3000多万元，年利税在30％以上，约合1000多万元。