1、实验二 蔬菜的冷冻干燥一、实验目的了解冷冻干燥的基本原理和冷冻干燥的特点，掌握冷冻干燥机械的基本构造和操作流程。二、实验原理2.1 基本理论水有固态、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。当冰周围的蒸汽压低于 610.5Pa 时，冰加热升温可以直接升华为水蒸汽，这就是升华干燥的理论基础。2.2 概念真空冷冻干燥是先将物料冻结到共晶点温度以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后在适当的真空度下，使冰直接升华为水蒸汽。再用真空系统中的
2、水汽凝结器（捕水器）将水蒸汽冷凝，从而获得干燥制品的技术。2.3 干燥过程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。冷冻干燥过程分为预冻、升华干燥、解析干燥 3 个过程。2.3.1 预冻过程预冻是产品在冻结干燥之前，作为单独的操作，用一般的冻结方法预先将产品冻成一定的形状。2.3.2 升华干燥过程要维持升华干燥的不断进行，必须满足两个基本条件，即热量的不断供给和生成蒸汽的不断排除。干燥过程是由周围逐渐向内部中心干燥的，干燥过程中的传热驱动力为热源与升华界面之间的温差，而传质驱动力为升华界面与冷阱之间的蒸气分压差，温差越大，传热速率就越快，蒸汽分
3、压差越大，传质速率就越快。在升华干燥中，加热温度不能超过物料的共熔点温度，若温度过高，导致冰晶熔化，会影响制品质量。此外，升华干燥过程中的加热方式直接影响了物料温度分布、升华界面温度、升华界面水蒸汽通量和干燥时间等重要过程参数。2.3.3 解析干燥过程解析干燥是升华干燥之后，去除分布在物料的基质内以游离态或结合水形式存在水分的过程。物料的解析干燥一般要依靠比升华温度高得多的温度来完成。2.4 冷冻干燥系统五、实验材料及仪器小白菜，胡萝卜，大葱，真空冷冻干燥机六、操作方法6.1 操作流程新鲜蔬菜原料 原料选择 预处理 预冻 真空冷冻干燥 成品6.2 操作要点6.2.1 原料选择：原料应新鲜无病虫
4、害，大小一致。6.2.2 原理预处理：新鲜原料应清洗和切片。切片时厚度适当，切割面应垂直于纤维方向，使冻干时冰的升华界面的界面的移动方向与纤维方向一致，以提高干燥速率。6.3.3 预冻：装箱之前，先将处理后的原料放入冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入冻干箱内进行预冻，在-35 下冷冻 2-4 小时，使水分充分冻结。6.4.4 真空冷冻干燥：冷阱温度达到-50左右，设定真空冷冻干燥机的各种参数，进行真空冷冻干燥。冷冻干燥分两个阶段，冻干开始时，隔板不加热，通过外界辐射为升华过程提供热量，冻干 10 小时左右，升华干燥阶段基本完结，进入解析干燥阶段，启动加热程序，使隔板温度达到 40，当物料温度接近加热极温度时，表示物料已经冻干，结束冻干操作。七、成品复水性实验准确称取冻干物料 5-6 克，在 50-55水中浸泡 20 分钟左右，充分复水后，取出沥干，晾干表面水分后准确称重，按如下公式计算复水比。复水比 = （充分复水后产品重量/ 冻干后产品重量） * 100% 八、讨论1.真空冷冻干燥的特点。2.讨论对冻干成品复水性的影响因素。
