食品工业中的冻干技术（冷冻干燥）

冷冻干燥，也可称之为“冻干”，是一种在非常低的温度下冷冻物料，通过升华提取液体，将水从固态转变为气态的过程。即，以这种方式提取的（物料中的）水不经过液相便从固体直接升华为气体。

该方法的主要优点——冷冻干燥在保持产品的三维形状和完整性的同时，很好地延长了产品的保质期和存储时间。

这是食品工业中常用的保存技术，适用于许多不同类型的食品。它能够生产出高质量的产品。

1. 冻干过程原理

冻干使用专业设备在以下3个主要阶段进行。该过程涉及：

·冷冻— —对食物进行快速冷冻以避免形成大块冰晶——会损坏产品的结构。

·真空— —产品处于深真空状态，远低于水的三相点[1]——是材料的固态，液态和气态形式可以共存的临界点。

·干燥— —通过升华将水从物料中抽出，这直接使固态冰转变为气态蒸气，无需再次通过液相（低压，至几毫巴[2]，有助于过程的这一部分）。因此，可以高度保留产品的结构完整性和化学特性。

△ 以【汤冻干块】为例

将要进行冷冻干燥的食物通常以某种方式进行预处理。常见的方法包括产品浓缩、增加表面积、添加防腐剂等成分，以及较小食品物料的IQF（Individual Quick Freezing，个体快速冷冻，这样可以使物料自由流动并更适合该过程）。

预处理通常是出于对循环时间的要求以及对产品质量的考虑而进行的。

2. 食品（生产）工业冻干的发展史

冻干技术可以追溯到南美土著居民的应用。在低地生长的马铃薯和其他块茎将被运输到高海拔地区，被压榨以除去液体，然后经过夜间被低温保存。于是，这创造了一种被叫作chuño的可持久储存的食物，以用作应急口粮。

△ Chuño，土豆冻干，玻利维亚

直到1890年代，冷冻干燥技术才真正进入工业化过程。Richard Altmann（理查德·阿尔特曼）开发了一种使植物和动物组织冷冻干燥的工艺，但是直到1920年代后期和1930年代，该工艺才被人们广泛注意到。

正是在这个时候，Tival和Elser申请了冷冻干燥系统的专利，该系统在1909年Shackell发明了真空室之后得到了改进。这项系统专利大大改善了冷冻和冷凝的步骤。随后，在1950年代和1960年代，随着消费者需求的变化，冷冻干燥技术开始在食品工业中得到更广泛的应用。

△ 餐食的再水化过程的进步，意味着在太空飞船上也可以提供热餐

食品工业中冻干技术的应用，早期主要是用于军事口粮和为宇航员开发的食品。冻干食品相对更长的保质期使其能够满足军事和NASA的特殊需求。

早期尝试的“试管”餐食和“试管”零食，它们很难补充水分。这对于宇航员来说，冻干食物的再水化，为此带来了一项重大改进。

△ 风干芒果干 VS 芒果冻干

与风干（Air-drying，另一种常见的食物保存形式）相比，需要在空气中对物料进行热处理，在此过程中不会损失无聊品质。但是，风干会导致物理变化，包括物料收缩和微观结构被破坏，生化效应和化学反应。

当涉及微生物感染和变质时，食品保鲜也会出现问题。即使在低温环境下，微生物仍然会存在，这就是为什么必须正确包装和存储食物，以避免吸收水分的原因。

如今，冷冻干燥技术已用于多种常见食品中，包括冷冻干燥的速溶咖啡、冰淇淋、果蔬、肉类和肉类替代品等。该过程可用于生产需要“锁定”所需营养元素的优质食品。

3. 食品（生产）工业冻干的未来展望

食品行业是【未来可期】又【无限可能】的行业。

随着消费者的口味和市场经济的发展，对高质量营养食品摄取需求越来越大。同样，伴随全球运输业的愈加发达，食品的储藏、运输也成为政府和企业的重点考虑因素之一。

冻干，是一种经过时间验证和科学验证的专利技术，能够满足不断发展的社会标准和消费者需求。

从草莓到鸡肉，咖啡和茶，再到糕点和即食食品，冻干作为一种保鲜方法可能在其之前还有很长的路要走...

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