真空冷凍干燥技術在zui近的二十年中取得了長足進展。進入二十一世紀后,隨著人們環保意識、健康意識的進一步加強,必將對消費品的品質提出更高要求。生活節奏的不斷加快,人們對方便快餐食品的需求也將日趨旺盛。所有這些都將有力地推動真空冷凍干燥技術的進一步發展,使其應用規模不斷擴大、應用領域不斷擴展。因此,真空冷凍干燥必將成為二十一世紀的重要應用技術。
真空冷凍干燥的基本原理
真空冷凍干燥是將含水物料凍結后,在真空環境下加熱,使物料中水分直接除去,從而使物料脫水獲得凍干制品。真空冷凍干燥屬于物理脫水,了解它應該從水的三相圖開始。
在低壓下水的相變過程和常壓下大體相似,但相變時的具體溫度不同。例如在103 Pa壓力下,固態冰轉化為液態水的溫度略高于0℃,而液態水轉化為蒸汽的溫度為6.3℃,可見降低壓力后冰點變化不大,而沸點卻大大降低了。可以想象,當壓力降低到某一值時,沸點即與冰點相重合,固態冰就可以不經液態而直接變為氣態,這時的壓力稱為三相點壓力,相應的溫度稱為三相點溫度。
水的相平衡圖
水的三種聚集態隨溫度和壓強不同而變化,以壓強為縱坐標,溫度為橫坐標表示水的聚集態,稱為水的相平衡圖。由圖可以看出,OS,OL,OK三條曲線把相圖分成三個區域,即氣相、液相、固相。OS曲線為氣固兩相平衡共存的狀態,這時的水蒸氣壓強為水的飽和蒸汽壓,OL曲線為液固兩相平衡共存的狀態,OK曲線為氣液兩相平衡共存的狀態,K為水的臨界點,K點溫度為374℃,壓強為2.11×107Pa,在此點液態水不存在。O點為三條曲線的交點,即三相點,三相點溫度為0.01℃,三相點壓力為610.5Pa,是水的三相平衡共存的狀態。真空冷凍干燥是在三相點以下進行的。
凍干食品的特點
由于真空冷凍干燥在低溫低壓下進行,而且水分不經過液態直接升華,真空冷凍干燥產品可確保食品中蛋白質、維生素等各種營養成份,特別是那些易揮發的熱敏性成份不損失,因而能zui大限度地保持原有的營養成份,有效地防止干燥過程中的氧化、營養成份的轉化和狀態變化。冷凍干燥制品成海綿狀、無干縮、復水性好、食用方便、含水分極少,相應包裝后可在常溫下長時間保存和運輸。