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冷凍干燥在食品工業中的應用
二次世界大戰以后,軍隊和政府開始廣泛地進行有關脫水食品的實驗。當時,人們對于脫水食品的味道和營養就有了更大的期望,大家都指望有一種更好的方法,使食品保存得更長久一些,同時,人們對食用方便性也有了更高的要求,既要保存原味、質地,又要保留營養成份,但是,人們的要求又與科學技術所能達到的水平有一定的距離,因而人工防腐劑及化學劑的用量日益增高。
與此同時,也有科學家致力于高科技的研究和開發,從而使冷凍法的可行性進一步提高,然而這些努力在當時也險些被中斷;原因是 Del Monte 食品罐頭廠曾經在一項大規模研究中企圖證明冷凍食品的營養和美味不如罐頭食品,不過,這項研究由 Del Monte 自己半途而廢了,因為研究結果顯示,冷凍食品,特別是水果和蔬菜要比罐頭食品所具有的營養和美味強得多。
但是,如果植物在收割后,便很快地被清洗、剝皮,在三到四個小時之內就冷凍起來,植物的營養成份就不會損失,同時,由于經過了清洗的步驟,從而可控制病源微生物的活動。冷凍食品也因而愈來愈受到人們的歡迎,并使得這項技術研究不斷地深入發展。
把冷凍過的植物置于真空狀態下,使之充分脫水,從而完成植物從冷凍狀態到脫水防腐狀態的轉換,這就是冷凍干燥法的原理。
在進行冷凍干燥的真空環境下,水只能以固體(冰)或氣體(蒸氣)的形式存在,而不能以液體形式存在,所以可以防止植物溶解在水中而發生潰爛。植物中的冰在真空環境下變成蒸氣,因而使冷凍干燥室的氣壓變大。如果不能很好地處理蒸氣,與冷凍干燥室相連的真空機會被水充滿,從而破壞冷凍干燥室的真空狀態。當此種破壞達到一定程度時,植物就會被軟化,呈現出空氣干燥后的狀態-皺縮、潰爛和發黑。
但是,如果能將冷凍板控制在華氏零下 25 度以下,這個問題就能迎刃而解。水蒸氣會自然地流向這些溫度較低的冷凍板,并在板上凝結成冰。經由此方式,我們就能減少冷凍干燥室里的水蒸氣,從而保證整個冷凍干燥過程在適當的真空狀態下進行。
小心地增加溫度也是這個生產過程中重要的一環,一旦熱量提供太多、太快,就會有過量的水蒸氣蒸發到冷凍干燥室中,而如果冷凍系統不能及時凝結水蒸氣,過剩的水蒸氣就會加升室內的氣壓,降低真空狀態,這時植物就會變軟。
值得注意的是,在一般的冷凍干燥過程中,植物的外層會構成一個絕緣層,阻止其內部水份的蒸發,也就是說植物是由外向內進行脫水,亦意味著在適當溫度下,要花更多的時間來干燥植物內部。實際上,一般的冷凍干燥有 80% 的時間是被用來除去植物內部*后 20% 的水份,舉例來說,冷凍干燥一個草莓一般要花 14 到 16 小時。
冷凍干燥法的優點
1. 保留完好的營養成份(如蛋白質、維生素、植物營養素等)。
2. 保留食品原有外形、色澤和構造。
3. 加水后,能快速、完全的復原。
4. 常溫下能長久儲存,而且不需添加任何防腐劑。
5. 冷凍干燥加工過的食物重量輕,易于攜帶和運輸,且運費較低。
6. 使食品更濃縮。
原創作者:上海銳聰實驗室設備有限公司