第04章 冷冻干燥.doc

徐 州 工 程 学 院 教 案
2010 年至 2011 年 第 1 学期 第 5 周 星期 1

课题名称（含教材章节）： 第四章 冷冻干燥
教学目的和要求： 理解冷冻干燥的原理，掌握冷冻干燥的装置系统,设备及其型式，熟悉其在食品工业中的应用。
教学重点：掌握冷冻干燥的装置系统,设备及其型式，熟悉其在食品工业中的应用。
教学难点：掌握冷冻干燥的装置系统,设备及其型式，熟悉其在食品工业中的应用。
教 学 内 容 （ 要 点 ）
第一节 冷冻干燥的原理

第二节 冷冻干燥的装置系统,设备及其型式
第三节 冷冻干燥在食品工业中的应用

徐 州 工 程 学 院 教 案 纸
第四章 冷冻干燥
冷冻干燥又称真空冷冻干燥或冷冻升华干燥，是指干燥时物料的水分直接由冰晶体蒸发成水蒸气的干燥过程。
冷冻干燥是目前食品干燥方法中干燥过程物料温度最低的干燥，用于果蔬、蛋类、速溶咖啡和茶、低脂肉类及制品、香料及有生物活性的食品物料干燥。 冷冻干燥时，被干燥的物料首先要进行预冻（冻结），然后在高真空状态下进行升华干燥
冷冻干燥技术用途十分广泛，早在本世纪初科学家就在实验室中用冻干的方法来保存生物标本、菌种等，后来在工业上一些制药厂用冻干的方法来生产抗菌素、疫苗、血清和各种生物药品。到了60年代，欧美、日本等发达国家开始用冻干的方法生产食品，主要品种有：蘑菇、大蒜、蔬菜、牛肉、海产品、咖啡等等。到了80年代，冻干产品生产几乎包罗万象，诸如各种饮料、调料、快餐食品、小食品、保健食品、水产、肉蛋、食用菌、酶制剂、藻类等等，同时规模和产量也不断扩大。
在我国，冷冻干燥技术在制药工业上早有应用，如抗菌素、疫苗等生物类药品都是冻干方法生产的。80年代中期，东北地区开始用冻干方法生产人参、鹿茸、林产品等，后来又逐步扩大到食品生产，但规模和应用范围还很小。
从经验上看，冻干食品应选择那些有当地资源特点、能突出冻干特性的品种生产。如生物类产品：包括酶制品、菌类、藻类、维生素等均含有大量热敏感成份，只能用冻干的方法生产；一些名优山珍、土特产、水产、花果等珍稀动植物，需保持原有特色、外形色泽不变，即有观赏价值又有食用价值，用冻干方法生产效果理想；一些保健食品原料所含成份价值较高，容易流失和变质且难以保存，用冻干方法则可圆满解决这个问题；对一些有特殊风味的食品如洋葱、胡椒、水果、咖啡、香料、调料和饮料，用冻干方法加工要使其风味更加浓厚；那些日常食品如蔬菜、水果、水产肉蛋等可用冻干的方法加工成各种方便食品、快餐食品，具有复水快速、口感酥脆、美观新鲜，食用方便等优点，将会越来越受到人们的青睐。我国是农副产品、土特产、中草药资源十分丰富的国家，开发各种冻干食品和保健品具有得天独厚的优势。各地已有不少厂家开展了这项工作并收到了良好的效果，预计在今后几年内冻干产品将会得到较大发展。
第一节 冷冻干燥的原理
(一) 水的相平衡及压温线
冷冻干燥基本原理是基于水的三态变化。水（H2O)有三种相态，即固态、液态和气态，三种相态既可以相互转换又可以共存。其变化关系可由水（H2O)的三相图表示：

　　图中OA、OB、OC三条曲线分别表示冰和水、水和水蒸气、冰和水蒸气两相共存时水蒸汽与温度之间的关系，分别称为融化曲线、汽化曲线和升华曲线。O点称为三相点，所对应的温度为0.01℃，水蒸气压为610.5Pa（4.58mmHg），在这样的温度和水蒸气压下，水、冰、水蒸气三者可共存且相互平衡。在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水份，不经过冰的融化，直接以冰态升华为水蒸汽被除去，从而达到冷冻干燥的目的。真空冷冻干燥产品可确保食品中蛋白质、维生素等各种营养成份，特别是那些易挥发热敏性成份不损失。因而能最大限度地保持原有的营养成份有效地防止干燥过程中的氧化，营养成份的转化和状态变化，冻干制品成海绵状、无干缩、复水性极好、食用方便、含水份极少，相应包装后可在常温下长时间保存和运输。冷冻干燥的原理: 水有固态、液态、气态三中态相.根据热力学中的相平衡理论,随压力的降低,水的冰点变化不大,而沸点却越来越低,向冰点靠近.当压力降到一定的真空度时,水的沸点和冰点重合,冰就可以不经液态而直接汽化为气体,这一过程称为升华.食品的真空冷冻干燥,就是在水的三相点以下,即在低温低压条件下,使食品中冻结的水分升华而脱去.
(二) 物料中水分的冻结
第二节 冷冻干燥的装置系统,设备及其型式
(一) 冷冻干燥的装置系统:
预冻系统,
蒸汽和不凝结气体的排除系统,
供热系统.
(二) 冷冻干燥的设备:
干燥箱,
水汽凝结器,
冻结装置,
加热器,
真空泵.
(三) 冷冻干燥的型式设备:
间歇式,
多箱间歇式和隧道式,
连续式.
第三节 冷冻干燥在食品工业中的应用
一、冷冻干燥的特点

二、冷冻干燥的应用
咖啡，茶，肉类，水果，蔬菜。