为什么冻干工艺的流程需要长达86400秒(为什么冻干工艺的流程需要长达86400秒)

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通过利用先进的真空冷冻干燥技术工艺加工而成的食品叫做冻干食品。

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冻干食品采用最新的工艺制作,优势明显:

一、全物理过程,拒绝任何化学添加、拒绝高温;

二、含水量仅在5%以内;

三、保留住了食品本身营养成分的96%以上;

四、产品复水性好,加水5分钟后即可恢复食材本来的色、香、味、形和美味。


长期驻扎在空间站的宇航员吃不到足够新鲜营养健康的食物,对他们的身体健康是一个严峻的挑战。

怎么能让宇航到既营养又新鲜的食物是令科学家头疼的一件事,直到冻干食品的出现。

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冻干食品刚出现的时候被冠以航天食品之中的“贵族”。

由于其高昂的价格,寻常百姓是吃不到这种食品的。但技术进步了,成本也降低了。

昔日作为宇航员专用的“VIP”技术也下凡了,原来越多的人们在享受着冻干食品带来的便利。

同时宠物们也在享受着冻干食品所带来的美味。

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冻干食品在人类领域的应用常见于冻干水果、冻干茶叶、冻干蔬菜、冻干药品、冻干疫苗等。

现在很多方便面调料包也是由冻干工艺加工而成的。

人类对于食品加工工艺不断在探索,从生吃到火烤再到水煮,最后到煎炸烹煮,加工手段在不断丰富。

而冻干工艺的逐渐普及,在厨房里必然会掀起一场新的革命。

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冻干工艺全程都是在低温低压环境下进行的,所以不会像烘干工艺过程中所产生的高温致使蛋白质等易发生变性的活性物质失去活力。

也不会像风干工艺过程中与空气中的氧气结合,从而避免了氧化反应。

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使易氧化的物质得到了保护,从而使产品的形状不发生变化。

同时低温环境下,能够减小热敏产品的变性,能保持食物原有的色香味、形状不变。

举个栗子,冰封在北极的人或动物几百年都不会发生变化,而木乃伊到如今也只是一具干尸。

以上是对食品冻干工艺的简单介绍,下面详细介绍冻干宠物食品工艺的三大基本过程,以冻干鸡肉蛋黄粒为例。

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预冻之前需要通过真空滚揉技术让每一粒鸡肉都与鸡蛋黄充分融合。

蛋黄液进入鸡肉粒内部的肌肉纤维,充分和鸡肉融合在一起,从而让每一粒鸡肉蛋黄的营养均衡。


第一阶段:预冻

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预冻的目的就是要让鸡肉蛋黄里面的自由水完全结冰、固化。这时候需要足够的低温自由水才能完全结冰。

好比冬天北方池塘里的水,表层结冰,而冰层之下依然是未结冰的水,因为温度不够低。

而预冻时候的温度可以让品温达到共晶点,此时的温度约在-30度。

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这个温度差不多是严冬中国最北的黑河市的日均最低温度。

冻干工艺灭菌、灭活的原理:当低温达到某一数值时,生物的细胞中的水分会结冰,当温度达到共晶点的时候,水全部结冰,体积会随之膨胀并刺破细胞壁,升华干燥的过程中,细胞中的水分会直接升华,从而达到细菌、病菌等灭活的目的。

此时第一阶段的预冻完成,此阶段大约需要120分钟,7200秒。

名词解释:

品温:物料的温度,此文指的是鸡肉的温度。

共晶点:是指物料中水分完全冻结成冰晶时的温度,文中指的是鸡肉里的水分全部结成冰晶的温度。

自由水、结合水:是存在于细胞中的两种不同的水分构成形式,自由水就是单独的水分子组成的水,分子式为H₂O,占比约在80%~90%而冻干过程中排掉的水分主要是自由水,结合水就是与其他分子结合以后的水分子分子式为XXX·H₂O 。)


第二阶段:升华干燥

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①三相点知识点

水在低压与高压情况下在气液固三种形态之间的转化大致相同,但转化时的温度是不同的。

例如在1kPa压力下,冰转化为水的温度为0度,水转化为水蒸气温度约为6.3度。

而压力降低后,冰点变化不大,而沸点会大大降低。

举个栗子,在上海煮一壶水沸点为100度,而在拉萨水的沸点是87度左右。

可以想象,当压力降到某一个数值,沸点和冰点重合,所以固体的冰可以直接转化为水蒸气。

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这时候的压力被称之为三相点压力,相对应的温度为三相点温度。水的三相点压力为611.73Pa,三相点温度约为0.01度。

也就是说在压力低于611.73Pa,温度低于0.01度的时候,冰可直接升华为水蒸气,升华时所吸收的热为升华热。


②升华干燥相关知识点



升华干燥之前需要开启真空泵把冻干机箱体内的空气抽出,从而达到接近真空环境

这个时间大概需要30分钟,1800秒。

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产品热量的转移方式有三种:传导、对流、辐射。而在真空环境下热的传递方式以热传导为主,热辐射为辅。

鸡肉蛋黄粒是被均匀放在托盘里的,然后分层放在冻干机仓内。

冻干机每一层都有一块304不锈钢的隔板,隔板是可以被加热的,隔板所显示的温度称之为板温。

在升华干燥阶段,需要不断分批次的逐级给隔板加温,从而通过热传导、热辐射的方式供给鸡肉蛋黄粒热量。

这时品温是高于捕温的,大量升华过程即将开始。

此阶段品温是低于0度的,也就是说鸡肉蛋黄里面的水分一直是以冰晶状态存在的,冰的升华热约为2811.65J/g。

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这种热升华现象类似于东北地区在冬天里户外晾衣服,衣服里的水分会先结冰。

但由于太阳所产生的辐射热,冰会直接升华成水蒸气,衣服同样会晾干,但这个过程是漫长的。


③升华干燥介绍

升华干燥是从鸡肉蛋黄粒的表面开始逐步向内推移的,冰晶升华后会残留下空隙。

类似海绵一样,而这些空隙便成了鸡肉蛋黄粒内部冰升华逸出的通道。

已干燥层和仍有冰晶的分界面称之为升华界面。

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当冰晶全部除去时,第一阶段的升华干燥完成。

而这一阶段大约需要10小时,36000秒。


为了保持品温与捕温之间的温差一直存在,那么就需要不断的分批次的逐级给隔板加温。

目的是为了每一次加温,鸡肉蛋黄里的冰就会有一部分升华成水蒸气并被捕水器捕获。

如果加温过快会造成真空度上升,鸡肉蛋黄的温度也会上升过快,一旦鸡肉蛋黄温度超过共晶点会导致冻干失败。

而加温过慢所造成的问题就是生产周期大大增加,生产效率低下。

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所以针对不同产品的特性和共晶点的不同,其冻干生产工艺均不相同,力求找到最佳的冻干曲线。

这样不仅能生产出最成功的冻干产品,同时也把成本降到了最低。

最终让利给消费者,这也是朕的盒子在不断努力的。

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名词解释:

真空环境:一般指真空度在100Pa以内,甚至要低于50Pa。

热传导:类似夏天的石头是高温的,手触碰到石头感觉到热,此之为热传导。

热辐射:我们所感受到的太阳的热,它的传热方式就是热辐射。

捕温:在冻干过程中,冷凝器是一直处在工作状态中,不断给冻干机箱体提供冷气,而捕温就是捕捉到冷凝器所提供给冻干机箱体内的温度。

冻干仓、冻干机箱体:冻干仓是在冻干机箱体内部的一个单独空间,可以密封。冻干机箱体是包含了冻干仓、冷却系统装置等一体的机器。

捕水器:冻干工艺过程中物料里的水分会由冰升华成水蒸气排出,同时需要一种设备来吸收这些水蒸气,这种设备被称之为捕水器。

第三阶段:解析干燥,也称为第二阶段干燥

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第一阶段结束之后,鸡肉蛋黄粒内部固态冰的水分已经排完,并被捕水器捕获,排除的水分大约在90%。

但在干燥物质的毛细管壁等位置还存在一部分水分。

此阶段即使品温超过鸡肉蛋黄的共晶点温度也不会造成冻干失败。

所以此时要不断给鸡肉蛋黄加热,但前提是不破坏鸡肉蛋黄的生物活性物质为前提,通常不可以超过35度。

此阶段结束后,产品内部的残余水分含量根据产品的种类和要求而定。

一般对产品终点判断方法有压力升高法、温度趋近法、称重法等。

由于此阶段主要的水分是结合水,因此水的蒸发速度很慢,大约需要11.5小时,41400秒。

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冻干工艺结束之后,需要立即把鸡肉蛋黄粒密封常温保存,分装成盒,等待铲屎官家爱宠们的召唤。

冻干鸡肉蛋黄开封后建议立即喂食,以免氧化、吸潮。

第一阶段 预冻:7200秒 抽真空1800秒

第二阶段 升华干燥:36000秒

第三阶段 解析干燥:41400秒

7200 1800 36000 41400=86400秒

86400秒意味着一个批次的冻干产品工艺的完成,也意味着下一个批次的开始,在这周而复始的86400秒里, 冻干食品才能源源不断的供给我们,供给我们的爱宠。

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冻干产品的特点如下:

①在低温下干燥,能使蛋白质、维生素之类容易产生变性的营养物质,在干燥过程中不产生变化,保持原有的生物活力

②低温下干燥,可减小热敏产品的变性;能保持物料的原有的色、香、味、形状不变

③低温下干燥时,物质中的一些挥发性成分损失很小

④干燥在低压下进行,使易氧化的物质得到了保护,同时因低温缺氧能灭菌或抑制某些细菌的活动,从而使产品的性状不变

⑤冻干产品表面积增加,具有很好的速溶性和快速复水性

⑥能排除95%~99%以上的水分,使干燥后产品能长期保存而不致变质

⑦冷冻真空干燥可以实现环境保护,常被称为“绿色干燥”

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