真空冷冻干燥机的基本原理和应用

 真空冷冻干燥技术在zui近的二十年中取得了长足进展。进入二十一世纪后，随着人们环保意识、健康意识的进一步加强，必将对消费品的品质提出更高要求。生活节奏的不断加快，人们对方便快餐食品的需求也将日趋旺盛。所有这些都将有力地推动真空冷冻干燥技术的进一步发展，使其应用规模不断扩大、应用领域不断扩展。因此，真空冷冻干燥必将成为二十一世纪的重要应用技术。

真空冷冻干燥的基本原理

　　真空冷冻干燥是将含水物料冻结后，在真空环境下加热，使物料中水分直接除去，从而使物料脱水获得冻干制品。真空冷冻干燥属于物理脱水，了解它应该从水的三相图开始。

　　在低压下水的相变过程和常压下大体相似，但相变时的具体温度不同。例如在103 Pa压力下，固态冰转化为液态水的温度略高于0℃，而液态水转化为蒸汽的温度为6.3℃，可见降低压力后冰点变化不大，而沸点却大大降低了。可以想象，当压力降低到某一值时，沸点即与冰点相重合，固态冰就可以不经液态而直接变为气态，这时的压力称为三相点压力，相应的温度称为三相点温度。

水的相平衡图

　　水的三种聚集态随温度和压强不同而变化，以压强为纵坐标，温度为横坐标表示水的聚集态，称为水的相平衡图。由图可以看出，OS,OL，OK三条曲线把相图分成三个区域，即气相、液相、固相。OS曲线为气固两相平衡共存的状态，这时的水蒸气压强为水的饱和蒸汽压，OL曲线为液固两相平衡共存的状态，OK曲线为气液两相平衡共存的状态，K为水的临界点，K点温度为374℃，压强为2.11×107Pa，在此点液态水不存在。O点为三条曲线的交点，即三相点，三相点温度为0.01℃，三相点压力为610.5Pa，是水的三相平衡共存的状态。真空冷冻干燥是在三相点以下进行的。

冻干食品的特点

　　由于真空冷冻干燥在低温低压下进行，而且水分不经过液态直接升华，真空冷冻干燥产品可确保食品中蛋白质、维生素等各种营养成份，特别是那些易挥发的热敏性成份不损失，因而能zui大限度地保持原有的营养成份，有效地防止干燥过程中的氧化、营养成份的转化和状态变化。冷冻干燥制品成海绵状、无干缩、复水性*、食用方便、含水分极少，相应包装后可在常温下长时间保存和运输。

因此赋予其产品许多特殊的性能：

　　1.脱水比较*，有利于长时间贮存。

　　2.物料干燥过程在冻结状态下完成，与其它干燥方法相比，其产品相对于新鲜物料的收缩率要小得多，较好地保存了其原料的组织结构和外观形态。

　　3.不存在表面硬化问题，且内部呈多孔的海绵状，因而具有优异的复水性。这一性能在即食方便食品中体现出了非常明显的优势。

　　4.由于干燥过程在很低的温度下进行，而且基本隔绝了空气，有效地抑制了热敏物质的生物的、化学的或物理的变化。充分保存了原料中的营养成份和活性物质，较好地保持了原料的天然色泽和气味。

　　5.减少了产品的含水量，降低了重量，便于运输。

食品真空冷冻干燥技术的运用

　　由于真空冷冻干燥具有其它干燥方法*的优点，因此该技术问世以来越来越受到人们的青睐，在医药、生物制品和食品方面的应用已日益广泛。

1 在特殊食品用途中的加工

　　在航天、航海、旅游、登山、探险等野外作业所用的食品中已广泛使用真空冷冻干燥技术。

2 在嗜好及香味、调味食品中的应用

　　咖啡、茶以及各种香、调味料满足人们的嗜好及对香味、滋味的感官要求。由于有效成份的不稳定性，使用传统的干燥方法难以满足这一点。真空冷冻干燥低温、高真空度的加工方式使其在该领域很快找到了用武之地，并且产品深受大众的喜爱，生产规模不断扩大，在同类产品中的比例不断提高。