食品真空冷凍干燥技術(shù)應(yīng)用狀況與前景分析

　　在人類(lèi)可用的天然食品中，絕大多數(shù)食品是由其獨(dú)特固有物質(zhì)和水組成的。水是各種微生物生長(zhǎng)和酶作用的決定性因素，新鮮的食品由于水分存在而很快變質(zhì)。為了延長(zhǎng)食品的儲(chǔ)存時(shí)間，人們?cè)缭谌Ф嗄暌郧熬徒柚?yáng)光、風(fēng)等自然條件使水分從其內(nèi)部脫離出來(lái)。隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們創(chuàng)造出很多種脫水技術(shù)，如熱風(fēng)干燥、冷風(fēng)干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥等，這些脫水技術(shù)各有其不同的特點(diǎn)。針對(duì)食品保鮮與保質(zhì)而言，真空冷凍干燥技術(shù)z*具應(yīng)用價(jià)值，因?yàn)橹挥袃龈杉夹g(shù)才能z*大限度、z*長(zhǎng)時(shí)間地保持其色、味、形和營(yíng)養(yǎng)成分。

　　

　　食品真空冷凍干燥被喻為20世紀(jì)食品工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的主要標(biāo)志。 1、食品真空冷凍干燥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 　真空冷凍干燥是將含水物料凍結(jié)后，保持冰凍狀態(tài)，在真空環(huán)境下加熱，使冰升華成蒸汽并排出，從而脫出物料中水分獲得凍干制品的過(guò)程。由于該過(guò)程在低溫低壓下進(jìn)行，而且水分不經(jīng)過(guò)液態(tài)直接升華，凍干制品能保持其天然色澤與氣味基本不變、外觀形狀基本不變、蛋白質(zhì)與維生素等各種營(yíng)養(yǎng)成分基本不變、固有物質(zhì)基本不損失，因此真空冷凍干燥技術(shù)具有其它干燥技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。(1)干燥在高真空度下進(jìn)行，氧氣極少，易氧化物質(zhì)得到保護(hù)，并且因缺氧而滅菌或抑制某些細(xì)菌的活力。(2)干燥在低壓下進(jìn)行，被干燥的物料不致氧化變質(zhì)。(3)干燥在低溫下進(jìn)行，物料中易發(fā)揮的熱敏性成分不致變性或失去活力。(4)凍結(jié)時(shí)被干燥的物料可形成“骨架”，干燥后保持原形，不會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，且內(nèi)部呈疏松多孔的海綿結(jié)構(gòu)。(5)脫水徹底，干燥時(shí)能排除 90%～95%左右的水分，干燥后可在常溫下長(zhǎng)期保存，并且因重量輕而便于運(yùn)輸。(6)復(fù)水性極好，凍干制品能迅速吸水復(fù)原，其色澤、品質(zhì)與鮮品基本相同。

　　

　　2、食品凍干技術(shù)的應(yīng)用狀況 2.1國(guó)外的應(yīng)用狀況 　食品真空冷凍干燥技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代。1930年丹麥的Flosdorf開(kāi)始了食品凍干實(shí)驗(yàn)，1940年英國(guó)的 Fikidd提出了用冷凍干燥方法進(jìn)行食品處理的技術(shù)。1961年英國(guó)食品部在Aberdeen實(shí)驗(yàn)工廠開(kāi)始了食品凍干技術(shù)的研究，其研究成果證明，凍干技術(shù)用于食品加工是獲得優(yōu)質(zhì)食品的一種方法。據(jù)有關(guān)資料記載:1963年美國(guó)有凍干食品廠11家，荷蘭、丹麥、前西德等歐洲國(guó)家有25家。1965年q*凍干食品廠已發(fā)展到50多家。到1972年，美國(guó)有凍干食品廠41家，日本有13家，歐洲有49家。凍干食品產(chǎn)量增加亦較快，僅從美國(guó)統(tǒng)計(jì)，1963年凍干食品產(chǎn)量近5000t，1970年 　產(chǎn)量為157000t，1972年產(chǎn)量為175000t。20世紀(jì)80年代初，白俄羅斯的斯魯茨克建成了大型凍干食品生產(chǎn)線，僅凍干奶酪一種年產(chǎn)量即達(dá)150t。1985年日本有凍干食品廠25家，歐洲接近百家。1989年，保加利亞的索非亞建立了低溫生物學(xué)和冷凍干燥技術(shù)研究所 (ItituteofCryobiologyandLyophilizationiofia)，主要研究宇航食品、兒童食品、方便食品、保健食品和營(yíng)養(yǎng)食品。當(dāng)時(shí)，該研究所綜合實(shí)力在q*同類(lèi)科研機(jī)構(gòu)中名列前茅。從20世紀(jì)80年代中期至90年代末，是q*凍干技術(shù)快速發(fā)展階段，美國(guó)和日本凍干食品產(chǎn)量增加幅度z*大。

　　

　　到2005年，美國(guó)凍干食品廠超過(guò)百家、日本有凍干食品廠35家，美、日有近一半的方便食品采用凍干技術(shù)生產(chǎn)。凍干食品在歐、美、日等國(guó)家已經(jīng)被人們廣泛地接受。 　q*第一臺(tái)食品真空冷凍干燥設(shè)備于1943年在丹麥問(wèn)世。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都具備自主研制食品凍干機(jī)的能力。食品凍干機(jī)按用途不同劃分類(lèi)型，有實(shí)驗(yàn)用凍干機(jī)和生產(chǎn)用凍干機(jī);按干燥擱板面積大小劃分類(lèi)型，有小、中、大、特大四種(凍干面積在50m2以下的為小型、 50～100m2為中型、100～500m2為大型、 　500m2以上為特大型);按凍結(jié)方式劃分，有凍干合一型和凍干分離型;按作業(yè)方式劃分有間歇式、半連續(xù)式和連續(xù)式;按干燥倉(cāng)形狀劃分，有方形、圓型和隧道式;按自動(dòng)化程度劃分，有手動(dòng)型、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型。丹麥Atlas公司和日本共和真空株式會(huì)社，是q*z*具影響力的食品凍干設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)。丹麥?zhǔn)莾龈稍O(shè)備出口量z*多的國(guó)家，美國(guó)是凍干設(shè)備擁有量z*多的國(guó)家。Atlas公司生產(chǎn)的食品凍干機(jī)類(lèi)型齊全，其中凍干分離型和連續(xù)式食品凍干設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、自動(dòng)化程度高、能源消耗低，主要技術(shù)指標(biāo)均居q*領(lǐng)先地位。前者用裝料車(chē)整體裝料、凍干和運(yùn)輸，可實(shí)現(xiàn)半連續(xù)生產(chǎn);后者適用于大批量?jī)龈墒称返纳a(chǎn)。共和真空株式會(huì)社研制的食品凍干設(shè)備一般是間歇式的，該類(lèi)型機(jī)周期性工作，物料干燥分批進(jìn)行。 　2.2　國(guó)內(nèi)的應(yīng)用狀況 　我國(guó)真空冷凍干燥技術(shù)的發(fā)展僅有五十余年的歷史。20世紀(jì)50年代中期從前蘇聯(lián)引進(jìn)了真空冷凍干燥技術(shù)，當(dāng)時(shí)主要用于生物制品和藥品生產(chǎn)。到20世紀(jì)60年代，國(guó)家出于戰(zhàn)略需要，相繼在北京、上海、天津建立了凍干食品基地，生產(chǎn)供軍事、航海等野外作業(yè)用的特殊食品。從此，食品真空冷凍干燥技術(shù)在我國(guó)開(kāi)始應(yīng)用。20世紀(jì)70年代中期上海、廣東興建了凍干食品生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)食品工業(yè)原料和調(diào)味食品。由于凍干工藝較落后、生產(chǎn)成本高、缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，至1985年已無(wú)一家能維持經(jīng)營(yíng)。近二十年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)際凍干技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)食品凍干技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。青島第二食品廠率先引進(jìn)日本共和真空株式會(huì)社凍干設(shè)備，其后，湖南康寶食品公司引進(jìn)丹麥Atlas公司凍干設(shè)備，廈門(mén)佳裕食品公司引進(jìn)臺(tái)灣設(shè)備，使我國(guó)食品凍干技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)在，上海、廣東、山東、福建等地已建成二十余家凍干食品生產(chǎn)企業(yè);開(kāi)展食品凍干技術(shù)研究工作的高校有清華大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、東北大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)等十余所，在大蒜粉、湯料、蘑菇、人參、山藥及部分水果、蔬菜等凍干食品的研制方面，取得了一定的成果。

　　

　　我國(guó)食品凍干設(shè)備的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代中期，起步晚、發(fā)展迅速。早期的凍干設(shè)備以仿制20世紀(jì)70年代國(guó)外產(chǎn)品為主，0m2、作業(yè)方式皆為間歇式、能耗較高、自動(dòng)化程度較低。近十年來(lái)，經(jīng)過(guò)高校、科研院所及生產(chǎn)廠家的共同努力，我國(guó)探索出一條消化吸收與創(chuàng)新相結(jié)合的道路，逐步形成了自主設(shè)計(jì)、自主生產(chǎn)的能力，而且在食品凍干裝置國(guó)產(chǎn)化方面取得了重大進(jìn)展，在大型化方面填補(bǔ)了空白，研制出接近20世紀(jì)90 年代國(guó)際先進(jìn)水平的凍干設(shè)備。例如:清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院的TH-FD50型凍干機(jī)，中科院蘭州物理研究所的DG系列凍干機(jī)，東北大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的LG系列凍干機(jī)，廣東省制冷學(xué)會(huì)食品保鮮工程開(kāi)發(fā)中心的FD系列大型凍干機(jī)。

　　

　　至21世紀(jì)初，已有沈陽(yáng)新陽(yáng)航天速凍設(shè)備公司、廣州長(zhǎng)城制冷設(shè)備公司、蘭州科近真空凍干技術(shù)公司、南通冷凍設(shè)備公司等二十多個(gè)廠家具備食品凍干設(shè)備制造能力。

　　

　　2.3凍干食品的種類(lèi) 　美國(guó)有資料統(tǒng)計(jì)，到2005年q*采用凍干技術(shù)生產(chǎn)的食品已超過(guò)百種，可分為以下幾類(lèi)。(1)烹飪?cè)项?lèi):肉、蛋、魚(yú)、蝦、貝、海參、蔬菜。(2)調(diào)味食品類(lèi):蔥、姜、蒜、香料、色素、湯料。(3)水果類(lèi):蘋(píng)果、香蕉、菠蘿、草莓、梨、桃等。(4)飲品類(lèi):咖啡、茶葉、果汁、菜汁。(5)保健食品類(lèi):人參、山藥、蜂蜜、甲魚(yú)、冬蟲(chóng)夏草。(6)土特產(chǎn)品類(lèi):蘑菇、黃花菜、香椿等。(7)食品工業(yè)原料類(lèi):蛋料、豆料、干果粉、植物蛋白粉等。(8)特殊食品類(lèi):航天、航海、軍事、登山、探險(xiǎn)等野外作業(yè)用食品。 　3、食品凍干技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 　進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著人們環(huán)保意識(shí)、健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，生活節(jié)奏的不斷加快，人們對(duì)科學(xué)加工的食品產(chǎn)生了更高的認(rèn)識(shí)、提出了更多的要求，這將大大推動(dòng)食品真空冷凍干燥技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)此，可依據(jù)目前國(guó)外新型食品開(kāi)發(fā)狀況，從國(guó)際市場(chǎng)對(duì)凍干食品需求趨勢(shì)分析中得到求證。 　3.1　國(guó)外正在或擬開(kāi)發(fā)的凍干食品 　 (1)新型方便食品。在日本，新型方便食品均添加采用凍干技術(shù)生產(chǎn)的維生素、全蛋粉或蛋黃粉、大豆粉或花生粉，以確保其營(yíng)養(yǎng)成分。在歐洲大多數(shù)國(guó)家，將人們?nèi)粘ＯM(fèi)的胚芽玉米粉和椰子油、食糖、維生素、礦物質(zhì)混合制成的方便食品定為第一代方便食品;第二代方便食品是用凍干的海帶粉、天然水果粉、海藻膠、麥芽糊精加適量的檸檬酸與玉米胚芽、燕麥胚芽、魚(yú)粉、免肉粉、牛肉粉等制成的。歐、美國(guó)家還有一種營(yíng)養(yǎng)豐富、香甜可口的水果型方便食品，是用凍干的草莓粉、葡萄粉、橙桔粉、菠蘿粉、香蕉粉和獼猴桃粉等混合制成的。捷克正在對(duì)用于加工新型方便食品的薄層物料的凍干工藝進(jìn)行研究，意大利正在對(duì)凍干蘋(píng)果、檸檬和食糖的均化混合液加牛奶后脫水的理化特性進(jìn)行研究，西班牙正在研究?jī)龈扇樗岣?，日本正在研究?jī)龈赡z狀魚(yú)粉等。美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的J·H·MacNeil博士預(yù)測(cè)，本世紀(jì)的雞蛋將是以凍干技術(shù)濃縮成固體含量為18%～25%或30%～40%的蛋品。 　(2)顆粒蔬菜。蔬菜是人類(lèi)生活中的一大營(yíng)養(yǎng)寶庫(kù)。日本東洋FD食品株式會(huì)社于20世紀(jì)90年代找到一種不同尋常的吃菜方法。該方法是將油菜、菠菜、芹菜、蘿卜葉、豌豆、胡蘿卜、南瓜、雪里紅等8種蔬菜混合，凍干后制成顆粒蔬菜。這種含豐富的葉綠素、胡蘿卜素、維生素和礦物質(zhì)等天然營(yíng)養(yǎng)成分的蔬菜，不但營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美，而且非常適合于斷奶伊始的嬰兒、不喜歡吃蔬菜的兒童、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運(yùn)動(dòng)員等特殊人群?，F(xiàn)在，顆粒蔬菜已成為日本大眾的日常消費(fèi)品。 　 (3)粉末蔬菜。在歐、美、日市場(chǎng)上，日漸流行一種新的蔬菜加工方法，即用凍干技術(shù)加工圓蔥、白菜、菠菜、胡蘿卜、南瓜等許多種粉末蔬菜。將粉末蔬菜加入面粉或食糖中，制成蔬菜面條、餅干、糕點(diǎn)和糖果、飲料等，能保持蔬菜中的營(yíng)養(yǎng)成分、纖維質(zhì)及其色澤、風(fēng)味。 　3.2　國(guó)際市場(chǎng)對(duì)凍干食品需求趨勢(shì) 　近些年來(lái)，歐、美、日對(duì)凍干食品的需求量迅速增加

　　

　　在歐洲，凍干食品占全部脫水食品的50%～70%;全美方便食品中，凍干食品占50%以上;日本市場(chǎng)上的脫水食品中，凍干食品接近60%。盡管如此，英、德、美、日等國(guó)家每年都需 　進(jìn)口大量的凍干食品，其品種有圓蔥、蘆筍、白菜、胡蘿卜、蘑菇、馬鈴薯，以及牛肉、雞蛋和魚(yú)蝦。瑞典、挪威、丹麥等北歐國(guó)家凍干蔬菜、凍干水果的進(jìn)口量仍然逐年增加。凍干食品在國(guó)際市場(chǎng)上的價(jià)格是熱風(fēng)干燥食品的4～6倍，正逐漸成為國(guó)際貿(mào)易的大宗食品。據(jù)國(guó)家海關(guān)總署統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，我國(guó)大陸脫水蔬菜年出口量以平均30%的速度遞增;我國(guó)大陸脫水蔬菜出口量超過(guò)q*總產(chǎn)量的1/2，加上臺(tái)灣地區(qū)出口量則約占q*總產(chǎn)量的2/3。

　　

　　我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，有豐富的蔬菜(包括土特產(chǎn)品)、肉食及水產(chǎn)資源，應(yīng)用凍干技術(shù)(國(guó)產(chǎn)凍干設(shè)備價(jià)格僅為進(jìn)口設(shè)備的1/3～1 /2)，開(kāi)發(fā)凍干蔬菜、凍干牛肉、凍干鮮蛋等大宗食品，銷(xiāo)往國(guó)際市場(chǎng)，是一個(gè)前景看好、利潤(rùn)大、風(fēng)險(xiǎn)小的出口創(chuàng)匯項(xiàng)目。目前，我國(guó)生產(chǎn)的凍干食品基本是外需型，主要包括烹飪?cè)?、食品工業(yè)原料、調(diào)味食品和保健食品，年產(chǎn)量不足20000t。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，未來(lái)十年我國(guó)的外需型和內(nèi)需型凍干食品都將進(jìn)入大幅度增長(zhǎng)階段;到2015年，僅方便面輔料一種，約需凍干食品50000～60000t，加上快餐配料、湯料、飲品等，凍干食品的消費(fèi)量將超過(guò)150000t。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)凍干食品的巨大需求，為發(fā)展我國(guó)的食品凍干技術(shù)和凍干食品產(chǎn)業(yè)提供了大好的機(jī)遇。 　4、結(jié)論 　食品真空冷凍干燥技術(shù)是一門(mén)跨學(xué)科的綜合技術(shù)，涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域。食品凍干技術(shù)的進(jìn)步依賴于交叉學(xué)科的發(fā)展。從食品凍干技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)日臻成熟、完善，凍干食品的普及性已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的程度;我國(guó)處于借鑒、消化吸收與自主創(chuàng)新相結(jié)合階段，與當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平相比存在一定的差距，凍干食品尚未被人們廣泛地接受、在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)尚不具備競(jìng)爭(zhēng)力。

　　

　　俗話說(shuō):民以食為天。食品工業(yè)與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)，只能越發(fā)展越進(jìn)步，越發(fā)展越講科學(xué)。功能食品、營(yíng)養(yǎng)食品、保健食品、方便食品以及兒童食品等，能夠滿足人們不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)生活需要的新型食品的發(fā)展都離不開(kāi)凍干技術(shù)。因此，食品真空冷凍干燥技術(shù)必將成為21世紀(jì)的重要應(yīng)用技術(shù)。