真空冷凍干燥介紹

真空冷凍干燥（Vacuum Freeze Drying，以下簡稱“凍干”）是在較高真空度條件下，使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分以冰晶體形式直接升華為水蒸氣而除去，從而獲得干燥制品的技術(shù)；該技術(shù)能大限度地保持原料的色、香、味和營養(yǎng)成分，在農(nóng)產(chǎn)品干燥加工中有廣闊的應(yīng)用前景。另一方面，受凍干技術(shù)操作費(fèi)用較高、能耗大、干燥時間較長的特點(diǎn)所限，目前在食品工業(yè)中的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用仍受到一定限制。因此，對原料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)脫水以去除部分游離水，并選用適宜的凍結(jié)溫度，使物料獲得良好的凍結(jié)品質(zhì)以及合適的冰晶體分布形式與大小，對降低凍結(jié)能耗和縮短升華干燥時間均有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 冷阱溫度的確定

升華干燥過程，冷阱溫度越低，冷阱的捕水能力越強(qiáng)，一定程度上可縮短升華干燥時間；但過低的冷阱溫度對設(shè)備制冷要求高，導(dǎo)致機(jī)器成本及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。因此，依據(jù)所測的檸檬共晶點(diǎn)和共融點(diǎn)溫度，從生產(chǎn)能耗和成本角度考慮，本實(shí)驗(yàn)選擇冷阱溫度在-35 ℃左右，且待冷阱溫度降至設(shè)定值并保持3 min～5 min 后再開啟真空泵抽真空。

2 擱板溫度的確定

為防止升華干燥過程因加熱板溫度控制不當(dāng)而引起的產(chǎn)品冒泡、崩解等現(xiàn)象發(fā)生，須確保檸檬片升華界面溫度低于其共熔點(diǎn)。同時，為盡可能縮短解析干燥時間，在防止檸檬片干縮的前提下，應(yīng)盡量提高加熱板溫度。因此，本實(shí)驗(yàn)確定升華干燥過程的擱板溫度為45 ℃，解析干燥過程的擱板溫度為55 ℃。

3 干燥室壓力的確定

升華過程的干燥室壓力大小直接影響著傳熱和傳質(zhì)：壓力大，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)增大，對流傳熱效果好，但不利于水蒸氣的逸出；反之，則有利于水蒸氣逸出，但傳熱受阻。因而通常把干燥室壓力控制在略低于高升華溫度所對應(yīng)的飽和蒸氣壓力值的1/2[4]。本實(shí)驗(yàn)確定升華干燥階段的干燥室壓力65 Pa，解析干燥階段的干燥室壓力40 Pa。

4 共晶點(diǎn)溫度是物料在凍結(jié)過程中，其內(nèi)部水分全部變?yōu)楸鶗r的溫度；共熔點(diǎn)溫度是完全凍結(jié)的物料在升溫過程中，開始出現(xiàn)液態(tài)時的溫度。為防止物料在真空干燥的升華階段和解析階段出現(xiàn)冒泡、崩解等情況，在設(shè)定好適宜的加熱板溫度的同時，依據(jù)共晶點(diǎn)溫度和共熔點(diǎn)溫度進(jìn)行物料凍結(jié)是實(shí)現(xiàn)低冷凍能耗、高干燥品質(zhì)的有效途徑。