真空冷冻干燥水果的技术分析
时间：2013-07-08 阅读：851
真空冷冻干燥（简称冻干）技术是目前被认为非常*的食品加工技术。食品冻干就是先将食品物料中的水分冻结，随后在低温和真空条件下进行加热，使物料中的冰升华和解析为水蒸汽，用这种方式将食品中的水分去除，从而获得干燥脱水制品。
水果之所以很多人喜欢吃，是因为它们不仅味美，更重要的是它富含人体所需的各种营养素，但水果在常温下很容易腐烂变质从而使营养成分流失。真空冷冻干燥的水果色香味与鲜品基本相同，可zui大限度的保留水果的营养成分，复水性好，易于长期保存，重量轻且便于运输。
1 不同水果真空冷冻干燥工艺的技术要求
由于不同种类水果的组织结构、含水量及营养成分均有较大差异，因而真空冷冻干燥工艺也有着显著区别。
1.1 浆果类
浆果类水果含果汁及果肉多，种子小且呈多粒存在包括葡萄、草莓、香蕉、番石榴、木瓜等，现以草莓为例介绍浆果类水果的冻干工艺。
首先挑选体积大小一致、品种相同、成熟度适当、没有腐烂或虫咬的新鲜草莓作为原料；放入清水中漂洗；然后捞出，用筛网沥干。经测定草莓的共晶点温度为－15℃，所以预冻温度控制在－20℃，冻结速率大约为 0.3℃／min，属于慢速冻结。从室温冻结到－20℃，并维持 0.5h，共需冻结时间为 2.5h。
抽真空后，草莓表面升华，冰界面向草莓内部后退；控制搁板温度，以使草莓冻结层的温度不超过－15℃，而干燥层温度不超过 30℃。为进一步除去草莓中的结合水，将搁板温度提高到 40℃。待搁板与制品的温度差逐渐缩小，真空度逐渐提高；当真空度接近或达到设备的极限真空度时，干燥结束。这一阶段约4 小时。冻干后的草莓采用硬塑料盒充氮气包装，在室温下保存。
1.2 仁果类
仁果类水果有苹果、梨、山楂、枇杷等，现以苹果为例介绍仁果类水果的冻干工艺。选择大小一致的红富士苹果作为原料用清水清洗干净，去皮，去芯切片，物料的厚度对冷冻干燥时间的影响很大，可控制切片厚度为 0.8cm 进行冷冻干燥。边切边投入 0.1％的维生素 C 溶液中进行护色，以防果块因氧化褐变，浸泡 5min。为了防止苹果中的酶发生褐变，应采用较快的冻结速度，平均冷冻速率为 0.4cm／h。冷冻仓温度设定为－35℃，苹果放入冷冻仓冻结一个小时。升华干燥时干燥仓压强为 70～90Pa，冷凝器温度为－40～－50℃。解吸干燥时干燥仓压强为 20～30Pa，物料温度 50～60℃。当产品温度与加热搁板温度接近，干燥箱内压力与捕水器压力接近且两者差值维持不变时干燥结束，干燥时间为 10h。
1.3 核果类
核果类水果均有一颗大而坚硬的果核，如桃、梅、李、杏、荔枝、龙眼、枣、芒果等，现以荔枝为例介绍核果类水果的冻干工艺。选择新鲜，外表呈鲜红色，果肉洁白，果实饱满，八至九成熟，味甜稍酸，香气浓郁，加工时不易变色，果壳易剥离的果实；用清水冲洗后放入含有效氯浓度为 150-200ppm 的次氯酸钠溶液中浸泡消毒 3～5 分钟后，捞出用清水漂洗去除表面的余氯。剥壳去核后，将果肉放入 0.5％柠檬酸和 0.2％抗坏血酸混合液浸泡 30 分钟的进行护色。用电阻法确定荔枝肉的共晶点温度范围为－23～－25℃，所以确定荔枝肉的速冻温度为－30℃以下。将预冷后的荔枝肉放在强制冷空气循环的速冻库内速冻 4 小时以上。确定升华阶段的加热温度为 100℃维持 5 小时，真空度控制在 100Pa 以下，冷阱温度
控制在－30℃以下。
随着升华结束，为了进一步降低产品内的残余水份含量，必须提高干燥箱的真空度，控制在 30～50Pa。解析阶段后期温度控制在 45℃，物料的温度接近于加热板温度维持 2～3小时，产品的残余水份可控制在 3％以下。冻干结束后即进行挑选、包装，剔除褐变的果肉，用 5mm 的筛子过筛去除筛下粉末后，用双层 PE 袋抽空、充氮包装。挑选、包装间要求控制温度<22℃、相对湿度<45％。
2 需解决的技术问题水果是一种有高附加值的食品，冻干水果应该拥有非常广阔的市场前景，但现在实际应用并不广泛，究其原因主要有以下三个方面的原因。
2.1 不同水果之间差异较大
水果种类繁多，即使是同类水果，如果生长环境不同，气候不同等均会导致很大的差异。因此，水果冻干过程的技术参数很难归类，如不同品种的水果因所含的酶不同，它的护色工艺就很不一样，而且水果的装盘也很有讲究，不同的装盘厚度都会导致zui后冻干成品的质量不一样，所以针对不同水果要选择具体的冻干工艺。而且，国内外已有的水果冻干工艺研究并不成熟，工业化生产所需的技术参数也比较少。
2.2 冻干过程费时长、耗能多真空冷冻干燥被认为是zui昂贵的一种干燥方法。经过真空冷冻干燥的食品，其成本大约为热风干燥的 5～7 倍，是速冻食品的 7～8 倍，是喷雾干燥的 7 倍。在真空冷冻干燥过程中预冻能耗仅占 4％～14％，干燥过程中真空泵、加热板、冷阱工作总能耗占 86％～96％。由于其设备投资成本高，生产过程中能耗高，致使一些厂家望而却步从而制约了冻干技术的实际应用和发展。近年来降低真空冷冻干燥能耗方法有：（1）以过程参数优化缩短干燥时间；（2）改进热传递来加速升华；（3）避免使用冷阱。
2.3 合适的技术参数较难确定
真空冷冻干燥过程的参数选择，对冻干水果的质量有着决定性的影响。冷冻干燥过程包括预冷、一次干燥、二次干燥和储存阶段等，都是相当复杂的传热传质过程；而且这些过程又与水果的性质有密切的关系。因此，必须测定水果的多种热物理性质，弄清影响冷冻干燥过程中传热传质的因素，才能制定可靠的程序，采用优化的冷冻干燥控制过程，生产出高质量的冻干产品。
结束语
虽然真空冷冻干燥设备的投资、操作运行费用高，但随着科技的发展，真空冷冻干燥技术壁垒的逐渐攻克，水果的冻干工艺研究将会日渐成熟，越来越多的水果冻干产品将会进入人们的生活。