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                      真空冷凍干燥食品加工工藝分析
                      標簽: 真空冷凍干燥
                      2022-07-28  閱讀

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                        【康沃真空網真空冷凍干燥食品又稱為“凍干食品”,由于其在加工過程中處于一種基本無氧的狀態,所以可以極大程度避免食品發生化學反應,從而能保持食品的色澤、香氣、味道及形狀等,而且能夠很好地保存食品內部的各種維生素、蛋白質和碳水化合物等大部分營養成分。由于凍干食品含水率較低,通常為1% ~ 3%,在經過密封存儲后能夠保存較長時間,便于長期儲藏和運輸。

                        一、真空冷凍干燥技術

                        1、真空冷凍干燥技術原理

                        真空冷凍干燥技術是一門根據熱力學中相平衡理論,將含水物品在低溫下進行凍結,然后在真空狀態下將食品中的冰晶體直接升華為水蒸氣并由真空排出使其干燥的技術。

                        在食品加工過程中,首先將含有大量水分的食品在低溫、低壓下進行預凍處理,然后在高真空的環境條件下,使凍結食品中的水分直接從固態冰狀態升華為水蒸氣,接下來去除食品中的部分吸附水,最終得到含水量為1% ~ 3% 的干燥食品。

                        2、真空冷凍干燥技術特點

                        溫度是影響真空冷凍干燥效果的關鍵因素,因此,嚴格控制加工溫度是確保食品加工質量的重要步驟,尤其是在食品凍干過程中,需要將溫度嚴格控制在-40 ~ -55 ℃。同時,還要確保整個加工過程都處于一種高度真空的狀態,這樣才能確保經冷凍干燥的食物結構不會被破壞,而且能夠最大限度地保持食品的營養,該技術對于一些容易氧化、熱敏感度較高食品加工效果良好。

                        另外,經過真空冷凍干燥技術加工后的食品具有較好的復水性,在吸收水分后,能夠很好地保證食品的新鮮程度。

                        二、真空冷凍干燥食品加工過程

                        真空冷凍干燥技術最大的障礙就是生產與加工成本高,如何綜合利用企業資源,降低生產成本是食品凍干行業面臨的重要問題。由于凍干食品的種類比較繁多,每一種類的加工工藝都比較復雜,只有根據不同的食材選擇不同的真空冷凍干燥方式,才能保證食品的冷凍效果。

                        1、初處理工藝

                        該階段的主要流程是對食品進行擇選、整理、清洗、切分等處理。凍干食品的質量直接取決于食品原材料的質量。由于凍干食品的加工成本和售賣價格都比較高,所以對于食品原材料的質量要求也比較嚴,尤其是對于食品材料的新鮮度的關注程度更高。

                        食品的種類多種多樣,其加工條件、時間、溫度等方面的要求也不同,從而使得初處理階段的自動化程度受到嚴重限制。例如,在果蔬類食品的初處理階段,通常在采摘后的2 ~ 10 h 內就必須對其進行加工或冷藏,以保持其顏色的鮮艷度,避免維生素和營養的流失。

                        如果室溫為20 ℃,新鮮菠菜在摘下后的6 h 內就會發黃,新鮮萵苣在摘下后的10 h 內維生素會流失1/3 左右。整理與清洗后的食品進行切分工序,在這一環節中需要根據產品的最終用途確定食品的切分方向、形狀、厚度和大。

                        一般情況下,真空凍干食品主要有條狀、片狀、塊狀、丁狀和粉狀等形態,形態不同,真空冷凍的時間和效率也會有差異,所以,一般要求食品在切成塊狀時,厚度不宜超過20 mm;在切成片狀時,以4 ~ 5 mm 的厚度為宜;丁狀的食品厚度以5 mm 見方。

                        值得注意的是,在將食品切成片狀時,若食品有纖維組織,應垂直于食品的纖維方向進行切斷,以便凍干過程中水蒸氣溢出、減少能耗、提高已干燥部分的傳熱系數。

                        此外,在切片時應盡可能地減少食品的厚度,以加快食品凍結時間。例如,在對牛肉進行切片處理時,如果切片厚度為0.1 m,凍結時間需要10.9 h,但切片厚度若為0.2 m 時,凍結時間需要26.6 h。

                        2、前處理工藝

                        前處理主要指食品的燙漂、預冷、濾水、裝料等步驟。燙漂的主要目的是使食品中的酶失去活性,以避免酶影響食品的風味和顏色。

                        在處理過程中,通常采用熱水和蒸汽兩種方式進行燙漂,不同的食品,會依據其特性選擇適宜的燙漂方式,并需要合理地控制燙漂時間,少則幾秒,多則數分鐘。其中,利用熱水燙漂時,熱水溫度控制為90 ~ 100 ℃,同時,在熱水中可以加入有機酸、亞硫酸鹽、維生素C 等物質,以減少食品的營養流失、改善食品的色澤度。

                        但對于蔬果類的食品,燙漂對于食品的味道會有較大的影響,所以會直接利用0.2% ~ 0.6% 的亞硫酸鹽對食品進行浸泡。

                        經過燙漂后的食品需要馬上進行預冷處理,一方面,由于燙漂后的食品在空氣中會受到氧化作用而發黃,另一方面,食品的初始溫度會對食品凍結結束時的平均溫度造成影響,所以,在前處理中必須對食品進行預冷處理,這樣可以促進食品中水分的逸出,有利于提高食品的凍干效率。

                        3、凍結工藝

                        對于很多大型食品凍干設備來說,通常是先將食品凍結,然后再送至干燥倉內將食品中的剩余水分進行升華以實現干燥的目的。

                        凍結工藝是真空冷凍干燥食品加工工藝中的重要環節,凍結的速率和溫度直接影響著食品的加工質量、水分升華的效率以及加工能源的消耗情況。

                        一般情況下,采用慢凍的方式對食品進行凍結,凍結速度為5 ~ 10 mm·h-1,然而在慢凍過程中,食品中的水分形成冰晶體數量較少,且多為一些粗大而連續的網狀結晶,食品中的水蒸氣升華速率比較快。

                        快速凍結時,食品中的水分形成的冰晶數量多、體積小,這樣的冰晶體對于食品的機械損傷較小,能夠極大程度維持食品的新鮮度和口味,但是快速凍結的方式會產生很多小而多的冰晶體,會導致水蒸氣逸出的阻力變大,從而延緩了食品干燥的速度,增加了設備的能耗。為了解決這個問題,增大冰晶體的體積是首要選擇。

                        在食品凍干過程中,隨著水分的不斷凍結,食品的冰點也會隨之降低,當溫度到達-5 ℃,食品中有80% 以上的水分已經被凍結,為了降低加工成本,一般在該階段將預先設置的溫度保留一段時間,以促進冰晶體的增長,這也是降低快速凍結加工成本的一種有效方法。

                        4、凍干工藝

                        凍干是真空冷凍干燥食品加工工藝中最為復雜的一個環節,也是至關重要的環節。在這一環節中,主要包括加熱、真空、制冷3 個流程。

                       ?。?)加熱

                        為了使凍干食品能夠在常溫下保存較長時間,首先需要通過加熱的方式來抑制食品中微生物的生長,食品在加熱過程中,其所含水分升華,當食品中的水分活性值在0.5 以下時,微生物就難以生存。

                        同時,由于食品在升華的過程中需要吸收一定的熱量,為避免食品自身溫度的降低,所以需要向凍結食品提供一定的熱量,也提高冰晶體的飽和蒸氣壓和升華速度。此外,為了防止加熱過度,導致凍結食品解凍,需要將食品的溫度始終控制在-10 ~ -30 ℃。

                       ?。?)真空

                        在食品加熱結束后,被送至真空箱,通過提升冰晶的升華壓力,提高食品已干層的導熱系數,此時升華壓力過小或過大都會對冰晶的升華速度造成影響。不同的食品,對應的升華壓力不同,在升華干燥的過程中,只有精準把握真空箱的壓力,才能減少不必要的能量損失,盡最大可能地保證凍干食品的質量以及凍干速率。

                       ?。?)制冷

                        在真空箱加工結束后,冰晶升華工作完畢,下一步進入到水蒸氣的干燥環節中,在此階段中主要利用真空泵對干燥箱內的不凝性氣體進行排除。

                        5、包裝工藝

                        在凍干食品加工結束,為便于運輸和貯藏,需要對其進行包裝。

                       ?、倏紤]到凍干食品的含水量比較低,為了避免凍干食品受潮,所使用的包裝材料必須防水。

                       ?、趦龈墒称啡菀装l生氧化、水解等化學反應,容易導致凍干食品發生變質,因此所選擇的包裝材料必須能夠隔離氧氣。

                       ?、酃饩€的照射會使食品溫度升高,進一步促使食品中的營養成分發生分解造成食品的腐變,因此所選擇的包裝材料必須能夠遮光。

                        綜合凍干食品所具有的特點以及不同食品的運輸要求,選擇的凍干食品包裝必須防水、隔氧、遮光。在通常情況下,包裝材料選取真空鍍鋁的薄膜或PP 復合性材料,并通過真空包裝或真空充氣包裝的形式對食品進行包裝。

                        此外,考慮到食品中所殘留的微生物可能會影響食品質量和保存時間,必須采取輻射殺菌、紫外線殺菌等各種有效的殺菌和消毒方法,對食品及其包裝材料進行殺菌處理,同時,考慮到運輸過程中可能存在的風險,需要在包裝前對凍干食品進行加濕處理,以便于貯藏和運輸。

                        三、結 語

                        真空冷凍干燥食品加工是延長食品保質期和提高食品運輸便捷性的重要手段,在凍干食品加工過程中,要根據食品品種選擇正確的加工設備和加工工藝,并嚴格保證各工序按標準執行。同時,通過改善加工工藝、采取干燥組合等多種方法來提高食品加工品質、降低生產成本,在一定程度上促進了食品企業生產經營范圍的擴大和物流行業的快速發展。

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