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食品真空冷冻干燥技术应用状况与前景分析

添加人:admin 发布时间:2010-11-24 9:42:11 来源:中国真空网

在人类可用的自然食物中,绝大多数食物是由其独特固有物质和水组成的。水是各种微生物生长和酶作用的决定性因素,新鲜的食物因为水分存在而很快变质。为了延长食物的储存时间,人们早在三千多年以前就借助阳光、风等天然前提使水分从其内部脱离出来。跟着人类社会的提高和科学技术的发展,人们创造出良多种脱水技术,如热风干燥、冷风干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥等,这些脱水技术各有其不同的特点。针对食物保鲜与保质而言,真空冷冻干燥技术最具应用价值,由于只有冻干技术才能最大限度、最长时间地保持其色、味、形和营养成分。食物真空冷冻干燥被喻为20世纪食物产业技术提高的主要标志。 

    1;、食物真空冷冻干燥技术的长处 


    真空冷冻干燥是将含水物料冻结后,保持冰冻状态,在真空环境下加热,使冰升华成蒸汽并排出,从而脱出物料中水分获得冻干制品的过程。因为该过程在低温低压下进行,而且水分不经由液态直接升华,冻干制品能保持其自然光彩与气息基本不变、外观外形基本不变、蛋白质与维生素等各种营养成分基本不变、固有物质基本不损失,因此真空冷冻干燥技术具有其它干燥技术无可相比的长处。(1)干燥在高真空度下进行,氧气极少,易氧化物质得到保护,并且因缺氧而灭菌或按捺某些细菌的活力。(2)干燥在低压下进行,被干燥的物料不致氧化变质。(3)干燥在低温下进行,物料中易施展的热敏性成分不致变性或失去活力。(4)冻结时被干燥的物料可形成“骨架”,干燥后保持原形,不会泛起收缩现象,且内部呈松散多孔的海绵结构。(5)脱水彻底,干燥时能排除90%~95%左右的水分,干燥后可在常温下长期保留,并且因重量轻而便于运输。(6)复水性极好,冻干制品能迅速吸水复原,其光彩、品质与鲜品基本相同。 


    2;、食物冻干技术的应用状况 


    2.1;国外的应用状况 


    食物真空冷冻干燥技术发源于20世纪30年代。1930年丹麦的Flosdorf开始了食物冻干实验,1940年英国的Fikidd提出了用冷冻干燥方法进行食物处理的技术。1961年英国食物部在Aberdeen实验工厂开始了食物冻干技术的研究,其研究成果证实,冻干技术用于食物加工是获得优质食物的一种方法。占有关资料记载:1963年美国有冻干食物厂11家,荷兰、丹麦、前西德等欧洲国家有25家。1965年全球冻干食物厂已发展到50多家。到1972年,美国有冻干食物厂41家,日本有13家,欧洲有49家。冻干食物产量增加亦较快,仅从美国统计,1963年冻干食物产量近5000t,1970年 


    产量为157000t,1972年产量为175000t。20世纪80年代初,白俄罗斯的斯鲁茨克建成了大型冻干食物出产线,仅冻干奶酪一种年产量即达150t。1985年日本有冻干食物厂25家,欧洲接近百家。1989年,保加利亚的索非亚建立了低温生物学和冷冻干燥技术研究所(InstituteofCryobiologyandLyophilizationinSofia),主要研究宇航食物、儿童食物、利便食物、保健食物和营养食物。当时,该研究所综合实力在全球同类科研机构中名列前茅。从20世纪80年代中期至90年代末,是全球冻干技术快速发展阶段,美国和日本冻干食物产量增加幅度最大。到2005年,美国冻干食物厂超过百家、日本有冻干食物厂35家,美、日有近一半的利便食物采用冻干技术出产。冻干食物在欧、美、日等国家已经被人们广泛地接受。 



    全球第一台食物真空冷冻干燥设备于1943年在丹麦问世。经由半个多世纪的发展,现在产业发达国家都具备自主研制食物冻干机的能力。食物冻干机按用途不同划分类型,有实验用冻干机和出产用冻干机;按干燥搁板面积大小划分类型,有小、中、大、特大四种(冻干面积在50m2以下的为小型、50~100m2为中型、100~500m2为大型、 


    500m2;以上为特大型);按冻结方式划分,有冻干合一型和冻干分离型;按功课方式划分有间歇式、半连续式和连续式;按干燥仓外形划分,有方形、圆型和地道式;按自动化程度划分,有手动型、半自动型和全自动型。丹麦Atlas公司和日本共和真空株式会社,是全球最具影响力的食物冻干设备出产企业。丹麦是冻干设备出口量最多的国家,美国事冻干设备拥有量最多的国家。Atlas公司出产的食物冻干机类型齐全,其中冻干分离型和连续式食物冻干设备结构公道、自动化程度高、能源消耗低,主要技术指标均居全球领先地位。前者用装料车整体装料、冻干和运输,可实现半连续出产;后者合用于大批量冻干食物的出产。共和真空株式会社研制的食物冻干设备一般是间歇式的,该类型机周期性工作,物料干燥分批进行。 


    2.2;海内的应用状况 


    我国真空冷冻干燥技术的发展仅有五十余年的历史。20世纪50年代中期从前苏联引进了真空冷冻干燥技术,当时主要用于生物制品和药品出产。到20世纪60年代,国家出于战略需要,接踵在北京、上海、天津建立了冻干食物基地,出产供军事、航海等野外功课用的特殊食物。从此,食物真空冷冻干燥技术在我国开始应用。20世纪70年代中期上海、广东兴建了冻干食物出产线,主要出产食物产业原料和调味食物。因为冻干工艺较落后、出产本钱高、缺乏市场竞争力,至1985年已无一家能维持经营。近二十年来,跟着我国经济建设和国际冻干技术的快速发展,我国食物冻干技术取得了长足进展。青岛第二食物厂率先引进日本共和真空株式会社冻干设备,其后,湖南康宝食物公司引进丹麦Atlas公司冻干设备,厦门佳裕食物公司引进台湾设备,使我国食物冻干技术的应用规模不断扩大。现在,上海、广东、山东、福建等地已建成二十余家冻干食物出产企业;开展食物冻干技术研究工作的高校有清华大学、合肥产业大学、上海交通大学、东北大学、东北农业大学等十余所,在大蒜粉、汤料、蘑菇、人参、山药及部门生果、蔬菜等冻干食物的研制方面,取得了一定的成果。 


    我国食物冻干设备的发展始于20世纪80年代中期,起步晚、发展迅速。早期的冻干设备以仿制20世纪70年代国外产品为主,其冻干面积通常不超过20m2、功课方式皆为间歇式、能耗较高、自动化程度较低。近十年来,经由高校、科研院所及出产厂家的共同努力,我国探索出一条消化吸收与立异相结合的道路,逐步形成了自主设计、自主出产的能力,而且在食物冻干装置国产化方面取得了重大进展,在大型化方面填补了空缺,研制出接近20世纪90年代国际提高前辈水平的冻干设备。例如:清华大学核能技术设计研究院的TH-FD50型冻干机,中科院兰州物理研究所的DG系列冻干至21世纪初,已有沈阳新阳航天速冻设备公司、广州长城制冷设备公司、兰州科近真空冻干技术公司、南通冷冻设备公司等二十多个厂家具备食物冻干设备制造能力。 



    2.3;冻干食物的种类 


    美国有资料统计,到2005年全球采用冻干技术出产的食物已超过百种,可分为以下几类。(1)烹饪原料类:肉、蛋、鱼、虾、贝、海参、蔬菜。(2)调味食物类:葱、姜、蒜、香料、色素、汤料。(3)生果类:苹果、香蕉、菠萝、草莓、梨、桃等。(4)饮品类:咖啡、茶叶、果汁、菜汁。(5)保健食物类:人参、山药、蜂蜜、团鱼、冬虫夏草。(6)土特产品类:蘑菇、黄花菜、香椿等。(7)食物产业原料类:蛋料、豆料、干果粉、植物蛋白粉等。(8)特殊食物类:航天、航海、军事、登山、探险等野外功课用食物。 


    3;、食物冻干技术的发展趋势 


    进入21世纪以后,跟着人们环保意识、健康意识的不断增强,糊口节奏的不断加快,人们对科学加工的食物产生了更高的熟悉、提出了更多的要求,这将大大推动食物真空冷冻干燥技术的进一步发展。对此,可依据目前国外新型食物开发状况,从国际市场对冻干食物需求趋势分析中得到求证。 


    3.1;国外正在或拟开发的冻干食物 


    (1)新型利便食物。在日本,新型利便食物均添加采用冻干技术出产的维生素、全蛋粉或蛋黄粉、大豆粉或花生粉,以确保其营养成分。在欧洲大多数国家,将人们日常消费的胚芽玉米粉和椰子油、食糖、维生素、矿物质混合制成的利便食物定为第一代利便食物;第二代利便食物是用冻干的海带粉、自然生果粉、海藻胶、麦芽糊精加适量的柠檬酸与玉米胚芽、燕麦胚芽、鱼粉、免肉粉、牛肉粉等制成的。欧、美国家还有一种营养丰硕、香甜可口的生果型利便食物,是用冻干的草莓粉、葡萄粉、橙桔粉、菠萝粉、香蕉粉和猕猴桃粉等混合制成的。捷克正在对用于加工新型利便食物的薄层物料的冻干工艺进行研究,意大利正在对冻干苹果、柠檬和食糖的均化混合液加牛奶后脱水的理化特性进行研究,西班牙正在研究冻干乳酸干,日本正在研究冻干胶状鱼粉等。美国宾夕法尼亚大学的J·H·MacNeil博士猜测,本世纪的鸡蛋将是以冻干技术浓缩成固体含量为18%~25%或30%~40%的蛋品。 


    (2)颗粒蔬菜。蔬菜是人类糊口中的一大营养宝库。日本东洋FD食物株式会社于20世纪90年代找到一种不同平常的吃菜方法。该方法是将油菜、菠菜、芹菜、萝卜叶、豌豆、胡萝卜、南瓜、雪里红等8种蔬菜混合,冻干后制成颗粒蔬菜。这种含丰硕的叶绿素、胡萝卜素、维生素和矿物质等自然营养成分的蔬菜,不但营养丰硕、味道鲜美,而且非常适合于断奶伊始的婴儿、不喜欢吃蔬菜的儿童、牙口不好的老年人、吃流食或半流食的病人以及食量受限的运动员等特殊人群。现在,颗粒蔬菜已成为日本大众的日常消费品。 


    (3)粉末蔬菜。在欧、美、日市场上,日渐流行一种新的蔬菜加工方法,即用冻干技术加工圆葱、白菜、菠菜、胡萝卜、南瓜等很多种粉末蔬菜。将粉末蔬菜加入面粉或食糖中,制成蔬菜面条、饼干、糕点和糖果、饮料等,能保持蔬菜中的营养成分、纤维质及其光彩、风味。 


    3.2;国际市场对冻干食物需求趋势 


    近些年来,欧、美、日对冻干食物的需求量迅速增加。



机,东北大学机械工程学院的LG系列冻干机,广东省制冷学会食物保鲜工程开发中央的FD系列大型冻干机。在欧洲,冻干食物占全部脱水食物的50%~70%;全美利便食物中,冻干食物占50%以上;日本市场上的脱水食物中,冻干食物接近60%。尽管如斯,英、德、美、日等国家每年都需 



    入口大量的冻干食物,其品种有圆葱、芦笋、白菜、胡萝卜、蘑菇、马铃薯,以及牛肉、鸡蛋和鱼虾。瑞典、挪威、丹麦等北欧国家冻干蔬菜、冻干生果的入口量仍旧逐年增加。冻干食物在国际市场上的价格是热风干燥食物的4~6倍,正逐渐成为国际商业的大宗食物。据国家海关总署统计,自20世纪90年代中期以来,我国大陆脱水蔬菜年出口量以均匀30%的速度递增;我国大陆脱水蔬菜出口量超过全球总产量的1/2,加上台湾地区出口量则约占全球总产量的2/3。 


    我国事农业大国,有丰硕的蔬菜(包括土特产品)、肉食及水产资源,应用冻干技术(国产冻干设备价格仅为入口设备的1/3~1/2),开发冻干蔬菜、冻干牛肉、冻干鲜蛋等大宗食物,销往国际市场,是一个远景看好、利润大、风险小的出口创汇项目。目前,我国出产的冻干食物基本是外需型,主要包括烹饪原料、食物产业原料、调味食物和保健食物,年产量不足20000t。据业内人士猜测,未来十年我国的外需型和内需型冻干食物都将进入大幅度增长阶段;到2015年,仅利便面辅料一种,约需冻干食物50000~60000t,加上快餐配料、汤料、饮品等,冻干食物的消费量将超过150000t。海内外市场对冻干食物的巨大需求,为发展我国的食物冻干技术和冻干食物工业提供了大好的机遇。 


    4;、结论 


    食物真空冷冻干燥技术是一门跨学科的综合技术,涉及多学科、多领域。食物冻干技术的提高依靠于交叉学科的发展。从食物冻干技术发展现状来看,产业发达国家已经日臻成熟、完善,冻干食物的普及性已经达到相称高的程度;我国处于鉴戒、消化吸收与自主立异相结合阶段,与当今国际提高前辈水平比拟存在一定的差距,冻干食物尚未被人们广泛地接受、在海内市场尚不具备竞争力。 


    俗话说:民以食为天。食物产业与国计民生息息相关,只能越发展越提高,越发展越讲科学。功能食物、营养食物、保健食物、利便食物以及儿童食物等,能够知足人们不断增长的物质糊口需要的新型食物的发展都离不开冻干技术。因此,食物真空冷冻干燥技术必将成为21世纪的重要应用技术。

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