2022年行业分析食品真空冷冻干燥技术应用状况与前景分析

食品真空冷冻干燥技术应用状况与前景分析在人类可用的自然 食品中,绝大多数食品是由其独特固有物质和水组成的。水是各种微生物生长和酶作用的打算性因素,新奇的食品由于水分存在而很快变质。为了延长食品的储存时间,人们早在三千多年以前就借助阳光、风等自然条件使水分从其内部脱离出来。随着人类社会的进步和科学技术的进展,人们制造出许多种脱水技术,如热风干燥、冷风干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥等,这些脱水技术各有其不同的特点。针对食品保鲜与保质而言,真空冷冻干燥技术最具应用价值,由于只有冻干技术才能最大限度、最长时间地保持其色、味、形和养分成分。食品真空冷冻干燥被喻为20世纪食品工业技术进步的主要标志。

1、食品真空冷冻干燥技术的优点

真空冷冻干燥是将含水物料冻结后,保持冰冻状态,在真空环境下加热,使冰升华成蒸汽并排出,从而脱出物料中水分获得冻干制品的过程。由于该过程在低温低压下进行,而且水分不经过液态直接升华,冻干制品能保持其自然 色泽与气味基本不变、外观外形基本不变、蛋白质与维生素等各种养分成分基本不变、固有物质基本不损失,因此真空冷冻干燥技术具有其它干燥技术无可比拟的优点。(1)干燥在高真空度下进行,氧气极少,易氧化物质得到爱护,并且因缺氧而灭菌或抑制某些细菌的活力。(2)干燥在低压下进行,被干燥的物料不致氧化变质。(3)干燥在低温下进行,物料中易发挥的热敏性成分不致变性或失去活力。(4)冻结时被干燥的物料可形成“骨架”,干燥后保持原形,不会消失收缩现象,且内部呈疏松多孔的海绵结构。(5)脱水彻底,干燥时能排解90%～95%左右的水分,干燥后可在常温下长期保存,并且因重量轻而便于运输。(6)复水性极好,冻干制品能快速吸水复原,其色泽、品质与鲜品基本相同。

2、食品冻干技术的应用状况

2.1国外的应用状况

食品真空冷冻干燥技术起源于20世纪30年月。1930年丹麦的Flosdorf开头了食品冻干试验,1940年英国的Fikidd提出了用冷冻干燥方法进行食品处理的技术。1961年英国食品部在Aberdeen试验工厂开头了食品冻干技术的讨论,其讨论成果证明,冻干技术用于食品加工是获得优质食品的一种方法。据有关资料记载:1963年美国有冻干食品厂11家,荷兰、丹麦、前西德等欧洲国家有25家。1965年全球冻干食品厂已进展到50多家。到1972年,美国有冻干食品厂41家,日本有13家,欧洲有49家。冻干食品产量增加亦较快,仅从美国统计,1963年冻干食品产量近5000t,1970年

产量为157000t,1972年产量为175000t。20世纪80年月初,白俄罗斯的斯鲁茨克建成了大型冻干食品生产线,仅冻干奶酪一种年产量即达150t。1985年日本有冻干食品厂25家,欧洲接近百家。1989年,保加利亚的索非亚建立了低温生物学和冷冻干燥技术讨论所(InstituteofCryobiologyandLyophilizationinSofia),主要讨论宇航食品、儿童食品、便利食品、保健食品和养分食品。当时,该讨论所综合实力在全球同类科研机构中名列前茅。从20世纪80年月中期至90年月末,是全球冻干技术快速进展阶段,美国和日本冻干食品产量增加幅度最大。

到2022年,美国冻干食品厂超过百家、日本有冻干食品厂35家,美、日有近一半的便利食品采纳冻干技术生产。冻干食品在欧、美、日等国家已经被人们广泛地接受。

全球第一台食品真空冷冻干燥设备于1943年在丹麦问世。经过半个多世纪的进展,现在工业发达国家都具备自主研制食品冻干机的力量。食品冻干机按用途不同划分类型,有试验用冻干机和生产用冻干机;按干燥搁板面积大小划分类型,有小、中、大、特大四种(冻干面积在50m2以下的为小型、50～100m2为中型、100～500m2为大型、

500m2以上为特大型);按冻结方式划分,有冻干合一型和冻干分别型;按作业方式划分有间歇式、半连续式和连续式;按干燥仓外形划分,有方形、圆型和隧道式;按自动化程度划分,有手动型、半自动型和全自动型。丹麦Atlas公司和日本共和真空株式会社,是全球最具影响力的食品冻干设备生产企业。丹麦是冻干设备出口量最多的国家,美国是冻干设备拥有量最多的国家。Atlas公司生产的食品冻干机类型齐全,其中冻干分别型和连续式食品冻干设备结构合理、自动化程度高、能源消耗低,主要技术指标均居全球领先地位。前者用装料车整体装料、冻干和运输,可实现半连续生产;后者适用于大批量冻干食品的生产。共和真空株式会社研制的食品冻干设备一般是间歇式的,该类型机周期性工作,物料干燥分批进行。

2.2国内的应用状况

我国真空冷冻干燥技术的进展仅有五十余年的历史。20世纪50年月中期从前苏联引进了真空冷冻干燥技术,当时主要用于生物制品和药品生产。到20世纪60年月,国家出于战略需要,相继在北京、上海、天津建立了冻干食品基地,生产供军事、航海等野外作业用的特别食品。从今,食品真空冷冻干燥技术在我国开头应用。20世纪70年月中期上海、广东兴建了冻干食品生产线,主要生产食品工业原料和调味食品。由于冻干工艺较落后、生产成本高、缺乏市场竞争力,至1985年已无一家能维持经营。近二十年来,随着我国经济建设和国际冻干技术的快速进展,我国食品冻干技术取得了长足进展。青岛其次食品厂领先引进日本共和真空株式会社冻干设备,其后,湖南康宝食品公司引进丹麦Atlas公司冻干设备,厦门佳裕食品公司引进台湾设备,使我国食品冻干技术的应用规模不断扩大。现在,上海、广东、山东、福建等地已建成二十余家冻干食品生产企业;开展食品冻干技术讨论工作的高校有清华高校、合肥工业高校、上海交通高校、东北高校、东北农业高校等十余所,在大蒜粉、汤料、蘑菇、人参、山药及部分水果、蔬菜等冻干食品的研制方面,取得了肯定的成果。

我国食品冻干设备的进展始于20世纪80年月中期,起步晚、进展快速。早期的冻干设备以仿制20世纪70年月国外产品为主,其冻干面积通常不超过20m2、作业方式皆为间歇式、能耗较高、自动化程度较低。近十年来,经过高校、科研院所及生产厂家的共同努力,我国探究出一条消化汲取与创新相结合的道路,逐步形成了自主设计、自主生产的力量,而且在食品冻干装置国产化方面取得了重大进展,在大型化方面填补了空白,研制出接近20世纪90年月国际先进水平的冻干设备。例如:清华高校核能技术设计讨论院的TH-FD50型冻干机,中科院兰州物理讨论所的DG系列冻干机,东北高校机械工程学院的LG系列冻干机,广东省制冷学会食品保鲜工程开发中心的FD系列大型冻干机。

至21世纪初,已有沈阳新阳航天速冻设备公司、广州长城制冷设备公司、兰州科近真空冻干技术公司、南通冷冻设备公司等二十多个厂家具备食品冻干设备制造力量。

2.3冻干食品的种类

美国有资料统计,到2022年全球采纳冻干技术生产的食品已超过百种,可分为以下几类。(1)烹饪原料类:肉、蛋、鱼、虾、贝、海参、蔬菜。(2)调味食品类:葱、姜、蒜、香料、色素、汤料。(3)水果类:苹果、香蕉、菠萝、草莓、梨、桃等。(4)饮品类:咖啡、茶叶、果汁、菜汁。(5)保健食品类:人参、山药、蜂蜜、甲鱼、冬虫夏草。(6)土特产品类:蘑菇、黄花菜、香椿等。(7)食品工业原料类:蛋料、豆料、干果粉、植物蛋白粉等。(8)特别食品类:航天、航海、军事、登山、探险等野外作业用食品。

3、食品冻干技术的进展趋势

进入21世纪以后,随着人们环保意识、健康意识的不断增加,生活节奏的不断加快,人们对科学加工的食品产生了更高的熟悉、提出了更多的要求,这将大大推动食品真空冷冻干燥技术的进一步进展。对此,可依据目前国外新型食品开发状况,从国际市场对冻干食品需求趋势分析中得到求证。

3.1国外正在或拟开发的冻干食品

(1)新型便利食品。在日本,新型便利食品均添加采纳冻干技术生产的维生素、全蛋粉或蛋黄粉、大豆粉或花生粉,以确保其养分成分。在欧洲大多数国家,将人们日常消费的胚芽玉米粉和椰子油、食糖、维生素、矿物质混合制成的便利食品定为第一代便利食品;其次代便利食品是用冻干的海带粉、自然 水果粉、海藻胶、麦芽糊精加适量的柠檬酸与玉米胚芽、燕麦胚芽、鱼粉、免肉粉、牛肉粉等制成的。欧、美国家还有一种养分丰富、香甜可口的水果型便利食品,是用冻干的草莓粉、葡萄粉、橙桔粉、菠萝粉、香蕉粉和猕猴桃粉等混合制成的。捷克正在对用于加工新型便利食品的薄层物料的冻干工艺进行讨论,意大利正在对冻干苹果、柠檬和食糖的均化混合液加牛奶后脱水的理化特性进行讨论,西班牙正在讨论冻干乳酸干,日本正在讨论冻干胶状鱼粉等。美国宾夕法尼亚高校的J·H·MacNeil博士猜测,本世纪的鸡蛋将是以冻干技术浓缩成固体含量为18%～25%或30%～40%的蛋品。

(2)颗粒蔬菜。蔬菜是人类生活中的一大养分宝库。日本东洋FD食品株式会社于20世纪90年月找到一种不同寻常的吃菜方法。该方法是将油菜、菠菜、芹菜、萝卜叶、豌豆、胡萝卜、南瓜、雪里红等8种蔬菜混合,冻干后制成颗粒蔬菜。这种含丰富的叶绿素、胡萝卜素、维生素和矿物质等自然 养分成分的蔬菜,不但养分丰富、味道鲜美,而且特别适合于断奶伊始的婴儿、不喜爱吃蔬菜的儿童、牙口不好的老年人、吃流食或半流食的病人以及食量受限的运动员等特别人群。现在,颗粒蔬菜已成为日本大众的日常消费品。

(3)粉末蔬菜。在欧、美、日市场上,日渐流行一种新的蔬菜加工方法,即用冻干技术加工圆葱、白菜、菠菜、胡萝卜、南瓜等很多种粉末蔬菜。将粉末蔬菜加入面粉或食糖中,制成蔬菜面条、饼干、糕点和糖果、饮料等,能保持蔬菜中的养分成分、纤维质及其色泽、风味。

3.2国际市场对冻干食品需求趋势

近些年来,欧、美、日对冻干食品的需求量快速增加。

在欧洲,冻干食品占全部脱水食品的50%～70%;全美便利食品中,冻干食品占50%以上;日本市场上的脱水食品中,冻干食品接近60%。尽管如此,英、德、美、日等国家每年都需

进口大量的冻干食品,其品种有圆葱、芦笋、白菜、胡萝卜、蘑菇、马铃薯,以及牛肉、鸡蛋和鱼虾。瑞典、挪威、丹麦等北欧国家冻干蔬菜、冻干水果的进口量仍旧逐年增加。冻干食品在国际市场上的价格是热风干燥食品的4～6倍,正渐渐成为国际贸易的大宗食品。据国家海关总署统计,自20世纪90年月中期以来,我国大陆脱水蔬菜年出口量以平均30%的速度递增;我国大陆脱水蔬菜出口量超过全球总产量的1/2,加上台湾地区出口量则约占全球总产量的2/3。

我国是农业大国,有丰富的蔬菜(包括土特产品)、肉食及水产资源,应用冻干技术(国产冻干设备价格仅为进口设备的1/3～1/2),开发冻干蔬菜、冻干牛肉、冻干鲜蛋等大宗食品,销往国际市场,是一个前景看好、利润大、风险小的出口创汇项目。目前,我国生产的冻干食品基本是外需型,主要包括烹饪原料、食品工业原料、调味食品和保健食品,年产量不足20000t。据业内人士猜测,将来十年我国的外需型和内需型冻干食品都将进入大幅度增长阶段;到2022年,仅便利面辅料一种,约需冻干食品50000～60000t,加上快餐配料、汤料、饮品等,冻干食品的消费量将超过150000t。国内外市场对冻干食品的巨大需求,为进展我国的食品冻干技术和冻干食品产业供应了大好的机遇。

4、结论

食品真空冷冻干燥技术是一门跨学科的综合技术,涉及多学科、多领域。食品冻干技术的进步依靠于交叉学科的进展。从食品冻