利用冻干技术开发畜禽水产出口产品

中国水产门户网报道20世纪90年代初期，我国才开始从事食品冻干技术的开发和冻干设备的制造。近三五年来，冻干食品产业从沿海到内地发展较快，已有50多条生产线，但生产规模较小，干品年总产量大约只有5000t。从国内外市场需求情况看，我国的冻干食品产业的发展前景极其广阔。

   一、冻干原理

   将含水的新鲜食品脱水成为干品，可实现的方式有两种：一种是加热蒸发，另一种是冻结升华。人们常见的晒干、晾干、烤干等，都属加热蒸发方式。冻结升华方式，在日常生活中是不常见的。从原理上讲，生产冻干食品的过程就是：先在低温条件下让食品冻结(食品内水分形成微小冰晶)，然后再在低气压(真空状态)条件下让冰晶升华，从而获得干燥食品。

   二、冻干食品的品质

   真空冻干食品同其他方式生产的脱水食品相比，具有许多优点。可以简单概括为：营养成分、形状、颜色、味道与鲜品基本相同，而且复水性好。形成这些优点的原因在于以下几个过程。

   1．物料在真空条件下脱水

    在脱水过程中物料处于缺氧环境中不仅易氧化的成分不致于氧化变质，而且还能抑制某些细菌的有害作用。

   2．物料在低温状态下脱水

   在低温状态下脱水，不仅热敏成分不致于破坏，而且色泽和芳香物质损失也极少。

   3．物料在冻干状态下脱水

   物料冻结后形状得到固定，组成物料的物质形成骨架，细小的冰晶充夹在其间。在升华过程中，冰晶升华脱走后，不仅物料骨架保持原状，而且冰晶位置形成极易吸水的微孔。

   4．水分子由表及里脱走

   物料内的冰晶升华脱走是从表面开始逐步深向内部的，因而水汽通道总是畅通的。另外，冰晶升华时只有水分子脱走，溶解于水中的溶质仍保留于原处，水汽通道不会受到堵塞，也不会因溶质外移而引起物料收缩和硬化。

   三、冻干食品的发展

   在冻干食品的发展初期，由于产量低、价格贵，仅限于宇航、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80--90代以来，冻干食品的品种和数量都迅猛增长。而且，不仅对绝大部分的蔬菜、水果、肉食、水产都可进行冻干，而且对牛奶、豆浆、果汁、菜汁、蜂王浆等也可冻干。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，也都出现了日益增多的冻干产品。近些年来，冻干食品又发展到一个更高的层次。

   1．冻干方便面

   不仅调料是冻干的，而且面条也是冻干的，还有按营养搭配足量的冻干蔬菜。

   2．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。

   3．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、饮料等食品中，制成新一代保健食品，极宜幼儿和老人食用。

   4．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、雪里红等混合制成颗粒。这种素食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，极宜病人或营养不良者食用。

   四、食品冻干设备

   冻干设备主要包括对物料进行冻结的速冻库和进行升华脱水的干燥仓，以及为它们建立工作条件的制冷、真空、加热等辅助系统。干燥仓是最核心的设备，它的结构能满足对已冻结的物料在其中升华脱水的要求。兰州科近真空冻干技术公司(由中科院近代物理研究所技术开发部改制)研制的JDG系列冻干机的干燥仓，都是卧式圆筒，圆筒中部有多层能产生热辐射的加热板。多层料盘可插入多层加热板之间，不与加热板接触，水汽冷阱可以放在仓内两侧，也可以放在仓外。制冷系统为速冻库和水汽冷阱供给足够的制冷量。真空系统为干燥仓内建立必要的低气压。加热系统为加热板供给必需的热量。水汽冷阱捕获由物料升华出的水汽。

    盛于料盘中的物料，先在速冻库中冻结，再送入干燥仓，仓内形成低气压条件后，物料中的冰晶便可升华，升华脱出的水汽，不断被水汽冷阱捕获。为加快升华速度，需要控制加热系统向物料供给升华热，这里的升华热是通过加热板以辐射的方式传给物料。

    五、冻干食品生产线

    一条冻干食品生产线，可视生产规模大小，由一套或数套冻干机组成。每套冻干机都有各自的水汽冷阱、真空系统、加热系统和监控系统。一般1个速冻库每次可冻结1个干燥仓的物料，为便于生产调度，每个干燥仓配1个速冻库较为恰当。冻干食品的生产流程基本有4步：前处理，速冻，升华脱水和后处理，生产线的全部设备和安装设备的车间要根据生产流程合理布局，这个布局是否合理，对是否便于生产调度和是否有利于生产出合格产品，关系极为密切。运料天轨循环于精处理车间、冻干车间和后处理车间。物料经粗处理和精处理后，计量装盘并放入物料架，物料架沿天轨推进速冻库，冻结后沿天轨推进干燥仓，脱水后再沿天轨推到后处理车间，卸料后的空架推回到前处理车间，进入下一个循环。干品在后处理车间进行筛选，挑选、包装，然后送入干品库。

   六、生产流程

    前处理工作分粗处理和精处理，对不同的物料，前处理的具体内容是不尽相同的，所用的设备也不完全一样。一般来说，如果做蔬菜，粗处理主要是对原料进行挑选、摘枯、去皮、洗泥等；而精处理主要是进一步清洗、切割、杀菌、防氧化，漂烫、甩干、装盘等。所需基本设备主要是台案、水槽、切菜机、甩干机等。

    速冻的操作比较简单，即在速冻库温度达到-30℃左右情况下，将满载料盘的料架，推进速冻库即可。要根据物料的品种、形状和重量、来适当掌握冻结时间。在干燥仓内进行升华脱水是最关键的一步，对不同的物料有不同的工艺要求。后处理的内容主要是筛选、挑选、包装。筛选是把干品中的太大和太小者筛出，挑选是从干品中挑出少量品质不合格者及碎小杂物。包装可用大袋或小袋，可充气或抽空，这取决于干品收购者的要求。所需基本设备主要有挑选台、筛选机、金属探测器和包装机等。

   1．冻结阶段

   物料在速冻库中冻结，一般温度到共晶点以下10℃左右或更低。各种物料的共晶点的温度是不相同的，多数蔬菜和水果的共晶点约在-2℃，一般冻到-12℃左右即可。为合理掌握冻结温度，应该对物料共晶点进行认真测量，在合适的冻结温度下，一定要把物料冻透，如果因未冻透而在物料内部仍存有少量液体，则在真空条件下这些液体便会蒸发，从而引起物料变形。冻结的速度也要合理掌握，一般经1--2小时或更长些时间达到冻结温度，再保温1--2小时使之冻透。

   2．升华阶段

    干燥仓内恰当的低气压(真空度)是实现升华的必要条件。要形成这个条件，水汽冷阱的温度应比物料温度低约10℃，并且使仓内气压处于物料冰晶饱和蒸汽压与冷阱霜层表面饱和蒸汽压之间。只有这样，从物料升华出的水汽才能不断脱走而且不断被冷阱捕获。如果仓内气压过高(真空度过低)，高于物料饱和蒸汽压，则升华无法进行。如果仓内气压过低(真空度过高)，低于冷阱霜层饱和蒸汽压，则冷阱不再捕获蒸汽。升华进入中后期，蒸汽量逐渐减少，仓内真空度升高，冷阱热负荷变小，制冷量供给可以适当减少。

    3．解析阶段

    在升华阶段结束后，物料中的机械结合水已不存在，但物化结合水还未脱出。物化结合水尚处于液态，可能为微生物繁殖和产生化学反应提供条件。为改善干品贮存的稳定性和延长保存期，必须尽量把物化结合水排出。排出的方法是进一步提高物料温度，进入解析阶段使这部分水分子获得足够能量从吸附中解析出来。