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技术文章
冷冻干燥在食品工业中的应用
二次世界大战以后,军队和政府开始广泛地进行有关脱水食品的实验。当时,人们对于脱水食品的味道和营养就有了更大的期望,大家都指望有一种更好的方法,使食品保存得更长久一些,同时,人们对食用方便性也有了更高的要求,既要保存原味、质地,又要保留营养成份,但是,人们的要求又与科学技术所能达到的水平有一定的距离,因而人工防腐剂及化学剂的用量日益增高。
与此同时,也有科学家致力于高科技的研究和开发,从而使冷冻法的可行性进一步提高,然而这些努力在当时也险些被中断;原因是 Del Monte 食品罐头厂曾经在一项大规模研究中企图证明冷冻食品的营养和美味不如罐头食品,不过,这项研究由 Del Monte 自己半途而废了,因为研究结果显示,冷冻食品,特别是水果和蔬菜要比罐头食品所具有的营养和美味强得多。
但是,如果植物在收割后,便很快地被清洗、剥皮,在三到四个小时之内就冷冻起来,植物的营养成份就不会损失,同时,由于经过了清洗的步骤,从而可控制病源微生物的活动。冷冻食品也因而愈来愈受到人们的欢迎,并使得这项技术研究不断地深入发展。
把冷冻过的植物置于真空状态下,使之充分脱水,从而完成植物从冷冻状态到脱水防腐状态的转换,这就是冷冻干燥法的原理。
在进行冷冻干燥的真空环境下,水只能以固体(冰)或气体(蒸气)的形式存在,而不能以液体形式存在,所以可以防止植物溶解在水中而发生溃烂。植物中的冰在真空环境下变成蒸气,因而使冷冻干燥室的气压变大。如果不能很好地处理蒸气,与冷冻干燥室相连的真空机会被水充满,从而破坏冷冻干燥室的真空状态。当此种破坏达到一定程度时,植物就会被软化,呈现出空气干燥后的状态-皱缩、溃烂和发黑。
但是,如果能将冷冻板控制在华氏零下 25 度以下,这个问题就能迎刃而解。水蒸气会自然地流向这些温度较低的冷冻板,并在板上凝结成冰。经由此方式,我们就能减少冷冻干燥室里的水蒸气,从而保证整个冷冻干燥过程在适当的真空状态下进行。
小心地增加温度也是这个生产过程中重要的一环,一旦热量提供太多、太快,就会有过量的水蒸气蒸发到冷冻干燥室中,而如果冷冻系统不能及时凝结水蒸气,过剩的水蒸气就会加升室内的气压,降低真空状态,这时植物就会变软。
值得注意的是,在一般的冷冻干燥过程中,植物的外层会构成一个绝缘层,阻止其内部水份的蒸发,也就是说植物是由外向内进行脱水,亦意味着在适当温度下,要花更多的时间来干燥植物内部。实际上,一般的冷冻干燥有 80% 的时间是被用来除去植物内部*后 20% 的水份,举例来说,冷冻干燥一个草莓一般要花 14 到 16 小时。
冷冻干燥法的优点
1. 保留完好的营养成份(如蛋白质、维生素、植物营养素等)。
2. 保留食品原有外形、色泽和构造。
3. 加水后,能快速、完全的复原。
4. 常温下能长久储存,而且不需添加任何防腐剂。
5. 冷冻干燥加工过的食物重量轻,易于携带和运输,且运费较低。
6. 使食品更浓缩。
原创作者:上海锐聪实验室设备有限公司