食品真空冷凍干燥工藝:預凍階段
發布時間:2019-05-07 19:35:00 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:
食品真空冷凍干燥工藝流程,可分為前處理、預凍、升華干燥、解吸干燥和后處理五個階段。
預凍階段
(1)進入冷凍干燥室預凍的物料應冷卻、瀝干,然后用擱盤盛放在擱板上,應盡量增大物料表面積,減少厚度,一般以不超過20mm為宜,較松散物料厚度取大值,較密實厚料取小值,一般10mm—15mm。太薄,雖然凍干時間縮短,但每批產量降低,而輔助時間基本不變,則相對輔助工序增加,導致總成本相應增加而不經濟;太厚水蒸氣升華阻力大,升華速率減慢,干燥時間延長,效率低。所以對不同品種應考慮物料及冷凍干燥階段能耗和人力物力的消耗,選取一個z*佳經濟厚度。物料容量以8kg/㎡~10kg/㎡為宜;擱盤宜用鋁板或薄不銹鋼板制作,底面應平整,和擱板接觸應良好,過大的間隙會增大傳熱熱阻,降低升華干燥速度。
(2)預凍溫度
預凍溫度一般應低于物料的共晶點溫度5℃~10℃。這是因為物料的冷凍干燥過程是在真空狀態下進行的,只有物料中溶液全部凍解后才能在真空下升華。否則,若有部分液體存在,在真空下不僅會迅速蒸發,造成液體的濃縮,使冷凍干燥產品的體積縮小,而且溶解在溶液中的氣體會在真空下迅速放出,使凍干產品鼓泡。不同的物料共晶點不同,測定共晶點的常用方法是電阻測定法。原理是物料在凍結過程中,溫度降至冰點,冰結晶開始形成,隨著物料溫度下降,冰晶逐漸增多,當溫度降至某一點,物料中的水分全部凍結,這時電阻會突然增大,幾乎是無窮大,此時的溫度就是物料的共晶點。通過同時測定物料的溫度和電阻就可測得共晶點。z*簡單的儀器就是利用溫度計和萬用表。對凍結有兩點要求:①凍結溫度必須低于食物中溶液的三相點溫度。如果凍結溫度不在三相點以下,物品中必有液體存在。當處在真空中時,液體產生沸騰,生成氣泡,使產品表面凹凸不平。②要速凍。凍結得愈快,物品中結晶愈小。結晶粒小,對物品組織結構破壞小,尤其對毛細管損壞更小。凍結時間短,在蛋白質凝聚和濃縮作用下,不會發生變質。
速凍有兩種方式:①干燥量小時,速凍可在升華干燥室中凍結;②干燥量較大時,物品應采用專用的速凍設備。
物料預凍后,再移置到干燥室中進行干燥。通常由大氣抽到100Pa,允許時間為15min~20min,這期間物料的溫度會上升10℃~15℃。為防止融解,物料預凍的溫度應比該物料的共晶點溫度低,一般在- 30℃以下。
某些食品凍結時容許溫度見表10-85。
(3)預凍時間
物料在凍干室的凍結應快速,一般1h—2h達到預凍溫度。通常的做法是在物料達到預凍溫度后,還需在此溫度下停留1h-2h,而不是立即進行升華干燥,這樣可以使物料凍透。
值得說明的是這里提到的快速凍結不完全等同于目前流行的食品速凍加工。速凍是在30min內物料通過-1℃~一5℃z*大冰結晶生成帶,使物料中心溫度達-18℃,冰結晶小,冰晶粒不破壞物質的細胞結構,解凍時營養成分流失少。而凍干中的凍結則是慢于速凍,又快于慢凍,從時間上看介于兩者之間,又接近速凍。這主要是雖然環境溫度都差不多(- 30℃左右),速凍基本上是單體,而且加大風速,強化換熱,而慢凍主要是物料尺寸較厚,凍結時間加長。如果凍干中也進行速凍,要求物料在幾分鐘至30min凍至中心溫度達-18℃,不但制冷機負荷會成倍增加,預凍后期負荷又很小,降低制冷機利用率;同時這種凍結也不利于水蒸氣升華,對產品質量不利;也增加了能耗和運行費用,很不經濟。如果實行慢速凍結,整個干燥時間會延長,也是不經濟的。
(4)預凍速率
預凍速率直接影響干燥速率和產品質量。慢凍時,冰結晶顆粒較大,有利于物品的升華,復水速度快,但食品復原性差;快速凍結,產生的冰晶顆粒小,升華較慢,復水速度慢,干制品的復原性好。通常采取的方法是,如需凍結得快一些,先將干燥室預冷至較低溫度,再將制品放入冷凍干燥室凍結;若凍干室和制品一起凍結,凍結速度較慢。
(5)捕水器的降溫時間和溫度
在產品預凍結束前30min~50min(視其制冷能力決定時間長短),使捕水器溫度降至- 35℃左右,啟動真空泵抽真空,當冷凍干燥室真空度為100Pa時,就可啟動電加熱(或其它形式的加熱源)和循環泵,給產品提供升華熱。有些食品共晶點低,升華真空度應在60Pa左右。
一般水氣凝結的溫度低于制品的升華溫度,但在升華初期使捕水器溫度過分低是沒有必要的。這是因為升華的z*佳速度所需的壓力是在產品升華溫度對應的飽和蒸氣壓的1/2左右時。過低的壓力不僅不能加快升華,相反地還會影響產品的輻射傳熱,降低升華速率。假如產品的升華溫度為- 26℃,則其飽和蒸氣壓的二分之一為28.7Pa,28.7Pa對應的溫度為- 33℃,考慮到從制品升華面到水氣凝結器表面水氣流動阻力所需的壓力差,捕水器表面溫度保持在- 36℃就可以了。
一般水氣凝結器的溫度在- 30℃~- 40℃之間。醫用凍干機低于此值。
表10-86是冰的飽和蒸氣壓和升華熱。
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