二十世紀(jì)三、四十年代,我國(guó)已有微生物學(xué)家用鹽水預(yù)凍,在蒸發(fā)器內(nèi)抽真空,用吸水劑的方法凍干菌毒種作保存用。到五十年代初期,哈爾濱、鄭州和南昌等地的獸藥廠開始生產(chǎn)凍干疫苗,并逐漸形成一定生產(chǎn)能力。六十年代開始批量生產(chǎn)凍干疫苗及凍干人血漿,并在制藥和食品工業(yè)應(yīng)用冷凍干燥技術(shù)。
1965年北京人民食品廠用英國(guó)的試驗(yàn)裝置對(duì)果蔬、肉類等品種進(jìn)行凍干試驗(yàn)。1967年旅大冷凍食品廠試制成一臺(tái)日產(chǎn)500Kg的凍干裝置并進(jìn)行生產(chǎn)。七十年代中期上海梅林食品廠建立了年產(chǎn)300噸的食品凍干車間。八十年代后,凍干食品在我國(guó)有了較大的發(fā)展,青島市第二食品廠,引進(jìn)了日本凍干設(shè)備生產(chǎn)凍干香蔥、姜片等用于出口。
我國(guó)在凍干設(shè)備制造方面的發(fā)展也十分迅速,1951年由武漢生物制品研究所陳疇等設(shè)計(jì)并由上海合眾機(jī)器廠(上海*冷凍機(jī)廠前身)zui先制造了一臺(tái)9m2凍干機(jī)。1972年上海醫(yī)用分析儀器廠、天津?qū)嶒?yàn)儀器廠、南京藥械廠等仿制了一批中、小型凍干機(jī)。1975年華中科技大學(xué)林秀誠(chéng)、趙鶴皋等和湖北獸醫(yī)生物藥品廠共同研制一臺(tái)大型凍干機(jī),這是我國(guó)*臺(tái)自行設(shè)計(jì)制造的能在凍干箱內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)加塞的凍干機(jī)。
1983年上海醫(yī)械專機(jī)廠為廣西南寧獸醫(yī)生物藥廠研制成功10m2獸藥凍干機(jī)。1984年浙江縉云電子技術(shù)研究所研制了小型半導(dǎo)體凍干機(jī),華中科技大學(xué)利用R12/R13混合工質(zhì)制冷系統(tǒng),用單級(jí)壓縮實(shí)現(xiàn)-65℃的低溫并應(yīng)用于小型凍干機(jī)。
1998年,煙臺(tái)冰輪集團(tuán)有限公司引進(jìn)俄羅斯技術(shù)成功地研制了40m2的食品凍干機(jī)。中國(guó)科學(xué)院蘭州物理研究研發(fā)的DG系列凍干機(jī)在食品凍干設(shè)備中發(fā)展迅速,從1996年~2001年間,共生產(chǎn)了32套食品冷凍干燥機(jī)。
在目前凍干機(jī)的眾多生產(chǎn)廠家中,其中上海東富龍科技有限公司、北京松源華興科技發(fā)展有限公司、上海浦東冷凍干燥設(shè)備廠三家在國(guó)內(nèi)的凍干機(jī)*較高。
二十世紀(jì)八十年代初期,中國(guó)科技大學(xué)和天津石油化工公司利用凍干技術(shù)開發(fā)新型高比表面稀土鈣鈦礦型催化劑,是較早利用凍干機(jī)進(jìn)行納米材料制備的研究。二十世紀(jì)八十年代后期,國(guó)內(nèi)開始對(duì)食品凍干工藝的研究。華中科技大學(xué)首先進(jìn)行了大蒜凍干的實(shí)驗(yàn)研究;華南理工大學(xué)對(duì)新鮮蛇肉的凍干工藝進(jìn)行研究,制訂了凍干曲線;華南理工大學(xué)對(duì)草菇凍干過(guò)程壓力循環(huán)法進(jìn)行研究,采用循環(huán)壓力法可使干燥時(shí)間縮短和節(jié)能,華南理工大學(xué)還對(duì)菠菜的凍干工藝進(jìn)行了研究。上海理工大學(xué)則進(jìn)行了蘋果、草莓凍干過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究,比較了不同的降溫速率、真空度、加熱溫度和冷阱溫度對(duì)冷凍干燥過(guò)程的影響。此外,東北大學(xué)進(jìn)行了凍干大鼠皮膚以及凍干家兔眼角膜復(fù)水再植的試驗(yàn)研究,武漢大學(xué)中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心為有效保存嗜鹽古細(xì)菌,對(duì)其凍干條件進(jìn)行優(yōu)化,并研究了海藻糖對(duì)嗜鹽菌的凍干保護(hù)作用。
隨著生活水平的不斷提高,人們對(duì)消費(fèi)品的品質(zhì)將提出更高的要求,環(huán)保意識(shí)、健康意識(shí)在進(jìn)一步加強(qiáng),對(duì)于各類藥品、保健品及凍干食品的需求將越來(lái)越大。而為不斷滿足各類藥品,生物保健品,凍干食品以及固體微粉制備的需要,特別是生物工程的發(fā)展又將帶來(lái)研制新藥和生物類藥物的新高潮,這一切都將有力地推動(dòng)真空冷凍干燥技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,使其應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。
冷凍干燥的原理
真空冷凍干燥是先將濕料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下,使水分變成固態(tài)的冰,然后在較高的真空度下,使冰直接升華為水蒸氣,再用真空系統(tǒng)中的水汽凝結(jié)器將水蒸氣冷凝,從而獲得干燥制品的技術(shù)。干燥過(guò)程是水的物態(tài)變化和移動(dòng)的過(guò)程。這種變化和移動(dòng)發(fā)生在低溫低壓下。因此,真空冷凍干燥的基本原理就是低溫低壓下傳質(zhì)傳熱的機(jī)理。
冷凍干燥的優(yōu)點(diǎn)
(1) 冷凍干燥在低溫下進(jìn)行,因此在對(duì)于許多熱敏性的物質(zhì)特別適用。如蛋白質(zhì)、微生物之類,不會(huì)發(fā)生變性或失去生物活力。
(2) 在凍干過(guò)程中,微生物的生長(zhǎng)和酶的作用無(wú)法進(jìn)行。因此能保持原來(lái)的性狀。
(3) 在低溫下干燥時(shí),物質(zhì)中的一些揮發(fā)性成份和受熱變性的營(yíng)養(yǎng)成分損失很小,適合一些化學(xué)制品、藥品和食品的干燥。
(4) 由于在凍結(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行干燥,因此制品的體積、形狀幾乎不變,保持了原來(lái)的結(jié)構(gòu),不會(huì)發(fā)生濃縮現(xiàn)象。干燥后的物質(zhì)疏松多孔,呈海綿狀,加水后溶解迅速而*,幾乎立即恢復(fù)原來(lái)的性狀。
(5) 在真空下進(jìn)行干燥,物料處于高度缺氧狀態(tài)下,容易氧化的物質(zhì)得到了保護(hù)。
(6) 干燥能排除95-99%以上的水份,使干燥后產(chǎn)品能長(zhǎng)期保存而不變質(zhì)。
凍干食品的特點(diǎn):
1、冷干食品zui大限度地保留了新鮮食品的營(yíng)養(yǎng)成分及色、香、味。凍干食品的干燥是在低溫和真空狀態(tài)下進(jìn)行的,使一些熱敏性和極易氧化物質(zhì)的損失大大減少,zui大限度地保留了食品中的各種營(yíng)養(yǎng)成分。
2、凍干食品不失原有食品的骨架結(jié)構(gòu),保持了食品原有的形態(tài)。
3、復(fù)水性能好,更接近新鮮食品品質(zhì)。
4、無(wú)一般干燥方法帶來(lái)的表面硬化問(wèn)題。
5、易于儲(chǔ)藏、運(yùn)輸。
凍干食品的種類:
任何食品都可以進(jìn)行凍干加工,但是,由于凍干食品生產(chǎn)成本高,目前凍干食品還主要局限在食品?,F(xiàn)可將凍干食品大致分為以下幾類:
1、果蔬類凍干食品:如菠蘿、番茄、胡蘿卜、蔥、蒜、蘋果、草莓、水蜜桃等。
2、禽肉類凍干食品:如豬肉、牛肉、雞肉、兔肉等。
3、水產(chǎn)品類凍干食品:如蝦、魚、海參、干貝、海帶、紫菜等。
4、調(diào)味品類凍干食品:如果醬、湯料、調(diào)理料及香料等。
5、方便食品及其他:如宇航食品、jun用食品、旅游食品、茶葉、咖啡等。
冷凍干燥食品生產(chǎn)工藝:
(一)前處理
1、果蔬類食品的前處理
2、肉類食品的前處理
3、液態(tài)、糊狀食品的前處理:主要包括殺菌、濃縮、制粒、添加抗氧化和抗結(jié)塊的制劑等過(guò)程。
(二)預(yù)凍
凍結(jié)速率對(duì)于凍干食品的質(zhì)量和干燥時(shí)間影響較大。凍結(jié)速率快,食品內(nèi)形成的冰結(jié)晶細(xì)小,分布均勻,對(duì)食品的損傷小,干燥后能夠較好地反映出食品原來(lái)的組織結(jié)構(gòu)和性能。但是,小的冰結(jié)晶升華后留下的空隙也小,升華產(chǎn)生的水蒸氣逸出的通道也就狹小,阻力大,造成食品干燥速度減慢。
選擇一個(gè)*的凍結(jié)速率,能夠在保證食品質(zhì)量的情況下耗能zui小。
(三)升華干燥
1、凍干機(jī)的裝載量 濕重裝載量,它是決定凍干時(shí)間的重要因素。
2、干燥溫度 溫度的控制原則是不引起被干燥食品內(nèi)冰結(jié)晶的融化。
冷凍干燥對(duì)食品品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分的影響:
(一)貯藏期
凍干食品脫去了絕大部分水分(一般水分含量多在1.0%-2.0%之間)
一般凍干食品在常溫下通??梢员4?年,如果用鐵罐包裝,可以保存更長(zhǎng)時(shí)間。
(二)風(fēng)味
食品中揮發(fā)性芳香物質(zhì)的損失明顯低于熱風(fēng)干燥時(shí)的損失量
(三)色澤
產(chǎn)品受氧氣的影響很小,各種滑雪反應(yīng)很少發(fā)生,所以由于食品直接被氧化或發(fā)生酶促反應(yīng)導(dǎo)致食品褐變、褪色的機(jī)會(huì)比較少。食品在凍干過(guò)程中可能發(fā)生非酶褐變
褐變的速度主要取決于干燥的溫度和食品中殘存的水分
總的來(lái)說(shuō),凍干食品的色澤要較其他干燥方法生產(chǎn)的產(chǎn)品色澤好
(四)體積質(zhì)量
脫水呈現(xiàn)多孔狀結(jié)構(gòu),組織表面積比原來(lái)增大100-150倍,
所以凍干食品的體積質(zhì)量非常小,絕大多數(shù)都小于1
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